Pobierz Podstawy obliczeń chemicznych: obliczenia stechiometria i więcej Ćwiczenia w PDF z Welding Technologies tylko na Docsity!
OBLICZENIA STECHIOMETRIA
STECHIOMETRIA: INTERPRETACJA ILO Ś CIOWA ZJAWISK CHEMICZNYCH
Np.: WYZNACZANIE ILO Ś CI SUBSTRATÓW KONIECZNYCH DLA OTRZYMANIA OKRE Ś LONYCH ILO Ś CI PRODUKTU
PODSTAWY OBLICZE Ń CHEMICZNYCH
DO OBLICZE Ń STECHIOMETRYCZNYCH KONIECZNE S Ą :
• ZNAJOMO ŚĆ WZORÓW
• UMIEJ Ę TNO ŚĆ UZGADNIANIA REAKCJI CHEMICZNYCH
• ZNAJOMO ŚĆ CHEMICZNYCH JEDNOSTEK MASY
• ZNAJOMO ŚĆ PODSTAWOWYCH PRAW FIZYCZNYCH I CHEMICZNYCH
PRAWO ZACHOWANIA MASY:
W PROCESACH CHEMICZNYCH SUMA MAS SUBSTANCJI
REAGUJACYCH NIE ULEGA ZMIANIE:
A + B = C + D
JE Ś LI MASY SUBSTANCJI A, B, C, D wynosz ą : m (^) A, m (^) B , m (^) C, m (^) D, to
m (^) A + m (^) B = m (^) C + m (^) D
PRAWO STOSUNKÓW STA Ł YCH:
NIEZALE Ż NIE OD SPOSOBU OTRZYMYWANIA DANEGO ZWI Ą ZKU
CHEMICZNEGO JEGO SK Ł AD JAKO Ś CIOWY i ILO Ś CIOWY POZOSTAJE TAKI SAM.
MASY PIERWIASTKÓW TWORZ Ą CYCH DANY ZWI Ą ZEK S Ą W NIM W STA Ł YCH, Ś CI Ś LE OKRE Ś LONYCH STOSUNKACH WAGOWYCH CHARAKTERYSTYCZNYCH DLA DANEGO ZWI Ą ZKU
C + O 2 = CO (^2) m (^) c : m (^) o =
12 : 2 x 16
12 : 36
3 : 8
PRAWO AVOGADRO:
W JEDNAKOWYCH OBJ Ę TO Ś CIACH RÓ Ż NYCH GAZÓW POD TYM
SAMYM CI Ś NIENIEM i W TEJ SAMEJ TEMPERATURZE ZAWARTA JEST JEDNAKOWA LICZBA CZ Ą STECZEK
DLA DANEJ TEMPERATURY i CI Ś NIENIA 1 MOL DOWOLNEGO GAZU ZAJMUJE T Ę SAM Ą OBJ Ę TO ŚĆ.
WARUNKI NORMALNE:
TEMPERATURA = 0 o^ C = 273.15 K
CI Ś NIENIE = 101.3 kPa
W WARUNKACH NORMALNYCH OBJ Ę TO ŚĆ 1 MOLA KA Ż DEGO GAZU JEST STA Ł A i WYNOSI 22.4 dm 3
Vo = 22.4 dm 3 /mol Gdy: T = 273.15 K i P = 101.3 kPa, to obj ę to ść :
1mola O 2 = 22.4 dm 3 1mola CO 2 = 22.4 dm 3 1mola He = 22.4 dm 3
MOL (LICZNO ŚĆ MATERII): Ś CI Ś LE OKRE Ś LONA LICZBA CZ Ą STEK (ELEMENTÓW) MATERII (NEUTRONÓW, PROTONÓW, ELEKTRONÓW, ATOMÓW, CZ Ą STECZEK ZWI Ą ZKU CHEMICZNEGO) RÓWNA = 6.023.10 23.
SPROWADZENIE OBJETO Ś CI GAZU DO WARUNKÓW NORMALNYCH:
DLA STA Ł EJ MASY GAZU (m = const.):
gdzie: p 0 , V 0 , T 0 parametry gazu w warunkach normalnych
p1,2 , V1,2 , T1,2 parametry gazu w stanach 1 i 2
RÓWNANIE STANU GAZU DOSKONA Ł EGO (RÓWNANIE CLAPEYRONA)
pV = nRT
gdzie: p – ci ś nienie gazu, [Pa] V – obj ę to ść gazu, [dm 3 ] n – ilo ść moli gazu n = m/M (^) mol. m – masa gazu M (^) mol. – masa molowa gazu, [g/mol] R – sta ł a gazowa = 8.31 [J/mol.^ K] T – temperatura w skali bezwzgl ę dnej, [K]
2
2 2 1
1 1 0
0 0
T
pV
T
pV
T
p V
OBLICZENIA OPARTE O WZORY CHEMICZNE
WZÓR CHEMICZNY ZWI Ą ZKU: ZAPIS SK Ł ADU PIERWIASTKOWEGO ZA
POMOC Ą SYMBOLI PIERWIASTKÓW
TWORZ Ą CYCH TEN ZWI Ą ZEK.
HCl
K 2 SO (^4)
C 6 H 12 O (^6)
INDEKS STECHIOMETRYCZNY: CYFRA WSKAZUJ Ą CA LICZB Ę ATOMÓW TEGO SAMEGO PIERWIASTKA WCHODZ Ą CEGO W SK Ł AD DANEJ SUBSTANCJI Z Ł O Ż ONEJ – ZWIAZKU CHEMICZNEGO
INFORMACJE ZAWARTE W ZAPISIE WZORU ZWI Ą ZKU CHEMICZNEGO:
INTERPRETACJA
K 2 SO 4
a). JEDNA CZ Ą STECZKA SIARCZANU (VI) POTASU
b). 174 u SIARCZANU (VI) POTASU
c). 1 mol SIARCZANU (VI) POTASU
d). 174 g SIARCZANU (VI) POTASU
e). 6.022 10 23 CZ Ą STECZEK SIARCZANU (VI) POTASU
f). 2 ATOMY POTASU, 1 ATOM SIARKI, 4 ATOMY TLENU
g) 78 u POTASU, 32 u SIARKI, 64 u TLENU
h) 78 g POTASU, 32 g SIARKI, 64 u TLENU
i). 2x6.022 10 23 ATOMÓW POTASU, 6.022 10^23 ATOMÓW SIARKI,
4x6.022 10^23 ATOMÓW TLENU
j). 7x6.022 10 23 ATOMÓW
PRZYK Ł ADY:
Przyk ł ad 1.
OBLICZ MAS Ę CZ Ą STECZKOW Ą i MOLOW Ą GLUKOZY C 6 H 12 O 6. Rozwi ą zanie:
W CZ Ą STECZCE GLUKOZY ZNAJDUJE SI Ę 6 ATOMÓW W Ę GLA, 12
ATOMÓW WODORU i 6 ATOMÓW TLENU
MASY ATOMOWE TYCH PIERWIASTKÓW S Ą ODPOWIEDNIO:
12 u dla C 1 u dla H 16 u dla O
ODPOWIED Ź :
MASA CZ Ą STECZKOWA GLUKOZY =
6 .12u+12 .1u+6.16u=180u.
MASA MOLOWA GLUKOZY = 180 g/mol. · Przyk ł ad 2.
OBLICZ MAS Ę JEDNEJ CZ Ą STECZKI (MAS Ę BEZWZGL Ę DN Ą ) GLUKOZY.
Rozwiazanie:
1 SPOSÓB:
1 MOL C 6 H 12 O 6 ZAWIERA: 6,02.10^23 CZ Ą STECZEK i MA MAS Ę - 180 g 1 CZ Ą STECZKA MA MAS Ę - x g
x = 180g/6,02.10^23 = 2,988.10-22^ g
2 SPOSÓB:
MASA 1 CZ Ą STECZKI GLUKOZY WYNOSI 180 u, ZATEM BEZWZGL Ę DNA MASA RÓWNA SI Ę 180 1,88. 10 25^ kg = 2,988. 10 -22^ g ODPOWIED Ź :
MASA JEDNEJ CZ Ą STECZKI GLUKOZY WYNOSI 2,988. 10-22^ g
OBLICZANIE SK Ł ADU PROCENTOWEGO i WAGOWEGO ZWI Ą ZKÓW
ZAWARTO ŚĆ PROCENTOWASK Ł ADNIKA:
WYRA Ż ONY W PROCENTACH STOSUNEK MASY SK Ł ADNIKA DO MASY PRÓBKI - CA Ł O Ś CI:
Przyk ł ad 5.
OBLICZ PROCENTOW Ą ZAWARTO ŚĆ Ż ELAZA W TLENKU Ż ELAZA (III)
Rozwi ą zanie 1:
WZÓR TLENKU Ż ELAZA (III): Fe 2 O (^3)
MASA MOLOWA TLENKU Ż ELAZA (III): 256 g/mol + 316 g/mol = 160 g/mol
W JEDNYM MOLU Fe 2 O 3 CZYLI W 160 g ZAWARTE JEST 112 g Ż ELAZA
MASA PRÓBKI = MASA CA Ł O Ś CI = MASA 1 MOLA = 160 g
MASA SK Ł ADNIKA = MASA Ż ELAZA = 112 g
ST Ą D ZAWARTO ŚĆ PROCENTOWA Ż ELAZA WYNOSI:
112 g ------.^ 100% = 70% 160 g
Rozwi ą zanie 2:
116 g 100% 112 g x% ; x = 70%
ODPOWIED Ź :
ZAWARTO ŚĆ Ż ELAZA W TLENKU Ż ELAZA (III) WYNOSI 70%
Przyk ł ad 6.
ILE MOLI Ż ELAZA i ILE MOLI Fe 2 O 3 ZNAJDUJE SI Ę W 1.5 kg HEMATYTU?
160 g hematytu (Fe 2 O 3 ) zawiera dwa mole Fe 1500 g hematytu (Fe 2 O 3 ) zawiera x moli
x = 18.75 moli Fe
160 g hematytu (Fe 2 O 3 ) 1 mol (Fe 2 O 3 ) 1500 g hematytu (Fe 2 O 3 ) zawiera y moli
y = 9.375 moli (Fe 2 O 3 )
ODPOWIED Ź : 1.5 kg HEMATYTU ZAWIERA 18.75 moli Ż ELAZA i 9.375 moli Fe 2 O (^3)
calosci
skladnika
m
m
OBLICZENIA OPARTE NA RÓWNANIACH CHEMICZNYCH
Przyk ł ad 7.
ILE GRAMÓW KWASU SIARKOWEGO (VI) TRZEBA ZU Ż Y Ć DO
ZOBOJ Ę TNIENIA 20 g WODOROTLENKU SODU
- WZÓR KWASU SIARKOWEGO (VI) = H 2 SO (^) 4,
WZÓR WODOROTLENKU SODU = NaOH
- REAKCJA ZOBOJ Ę TNIANIA:
NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O
- UZGODNIONA REAKCJA:
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
- MASY MOLOWE NaOH i H 2 SO 4 WYNOSZ Ą ODPOWIEDNIO:
M (^) NaOH = 40 g/mol i M (^) H2SO4 = 98g/mol
- Z PROPORCJI:
98 g H 2 SO 4 zoboj ę tnia 2.^ 40 g NaOH
x g H 2 SO 4 zoboj ę tnia 20 g NaOH
x = 24.5 g H 2 SO (^4)
ODPOWIED Ź :
DO ZOBOJ Ę TNIENIA 20 g NaOH POTRZEBNE JEST 24.5 g H 2 SO (^4)
Przy opracowaniu wykorzystano:
E. I. Matusewicz; J. Matusewicz: CHEMIA, Podr ę cznik dla klasy I i II techników o specjalno ś ciach niechemicznych oraz liceum ogólnokszta ł cacego o profilach: humanistycznym i klasycznym. W. Sz i P., W-wa 1989.
Grabczak, Z. Kluz, K. Ł opata, M. Po ź niczek: REPETYTORIUM Z CHEMII dla uczniów szkó ł ś rednich i kandydatów na wy ż sze uczelnie. „Zamiast korepetycji”, Kraków 1992.
B. Jasi ń ska: CHEMIA OGÓLNA, Wydawnictwa AGH, Kraków 1993.
A. Piotrowski; M. Klimek: Ć WICZENIA Z CHEMII DLA MECHANIKÓW, Wyd. AGH, Kraków 1987.
