4.
Základní výpočty vycházející z chemických rovnic
Chemické rovnice vyjadřující nejen jaké látky spolu reagují (reaktanty, edukty) a jaké látky reakcí vznikají (produkty), ale i vztahy mezi množstvími spotřebovaných reaktantů a vzniklých produktů. Například chemická rovnice
νA A + νB B
νC C + νD D
v níž νA, νB, νC a νD jsou přirozená čísla nazývaná stechiometrické koeficienty a A, B, C a D představují symboly resp. vzorce jednotek látky, kterými mohou být atomy, molekuly, ionty či radikály, poskytuje informaci, že reakcí νA jednotek A s νB jednotkami B vzniká νC jednotek C a νD jednotek D. Tedy poměry mezi počty jednotek do reakce vstupujících (NA , NB) nebo vznikajících (NC , ND) odpovídají poměrům mezi jejich stechiometrickými koeficienty: NA
: NB
: NC : ND
= νA
: νB
: νC : νD
(38)
Protože platí vztah (17) mezi počtem jednotek a látkovým množstvím, jsou látková množství nA , nB , nC resp. nD ve stejných poměrech jako počty jednotek NA , NB , NC resp. ND : nA
: n C : n D = νA
: nB
: νB : νC : νD
(39)
Ze vztahu (39) a jeho kombinací s rovnicemi (17) a (15) vyplývají rovnice, které jsou shrnuty ve vztahu: nA
νA =
=
nB
νB
=
nC
νC
=
nD
νD
=
NA NC NB ND = = = = ν A NA ν B NA νC NA ν D NA
mA mC mB mD = = = =ξ ν A M A ν B MB νC MC ν D MD
(40)
Veličina ξ se nazývá rozsah reakce. V souladu se vztahem (40) je slovní formulace: Podíl látkového množství spotřebovaného reaktantu nebo vzniklého produktu a jeho stechiometrickému koeficientu, nazývaný rozsah reakce, je pro všechny reaktanty a produkty dané reakce stejný. Známe-li množství jedné z látek, které vstoupily do reakce nebo reakcí vznikly, můžeme s využitím vztahu (40) vypočítat reakcí spotřebovaná nebo vzniklá množství ostatních látek. Chemické syntézy se často provádějí tak, že se edukty dávkují v jiném poměru, než odpovídá poměru mezi stechiometrickými koeficienty. V těchto případech, pokud se neuplatní žádný vedlejší děj, se molekuly reaktantů v průběhu reakce spotřebovávají v poměru jejich stechiometrických koeficientů a reakce se zastaví po spotřebování jednoho z nich (pokud se nezastaví ještě dříve v důsledku dosažení reakční rovnováhy). Látkové množství reaktantu, které vstoupilo do reakce, například nA, musí být menší nebo rovno jeho původnímu množství n′A , tedy platí nerovnost: n A ≤ n′A
(41)
Když ze vztahu (40) vyjádříme nA jako funkci ξ a dosadíme do nerovnice (41), dostáváme
ξ ⋅ν A ≤ n′A
(42)
a z toho plyne
ξ≤
n′A
(43)
νA
Obdobný vztah, jako nerovnice (43), platí pro každý reaktant. Rozsah reakce tedy nemůže být větší než podíl původního látkového množství kteréhokoliv reaktantu a příslušného stechiometrického koeficientu. V případě spotřebování některého z reaktantů, kdy rozsah reakce nabude nejvyšší teoreticky dosažitelné hodnoty ξ t , je tato hodnota rovna nejmenšímu z těchto podílů, tj. tomu, který odpovídá spotřebovanému reaktantu. Pro uvažovanou reakci tedy platí: n′
n′
ξ t = inf A , B ν A ν B
(44)
21
Teoretickým výtěžkem produktu se rozumí množství produktu, které vznikne při spotřebování některého z reaktantů za předpokladu, že není sníženo v důsledku žádného děje, který eventuálně proběhl kromě uvažované reakce. Například pro teoretický výtěžek vyjádřený látkovým množstvím produktu C uvažované reakce nC,t plyne ze vztahu (40) rovnice:
nC,t = ξ tνC
(45)
Zbývající množství reaktantu, například n′A′ v případě reaktantu A, v určité fázi reakce vypočítáme odečtením jeho množství, které zreagovalo, od množství původního, což vyjadřuje rovnice: n′A′ = n′A − n A
(46)
Když ze vztahu (40) vyjádříme nA a dosadíme do rovnice (46), dostáváme:
n′A′ = n′A − ξν A
(47)
Jestliže se reaktant A použije v přebytku, pro jeho teoreticky zbývající množství n′A′ , t při spotřebování reaktantu B, tedy při dosažení rozsahu reakce ξ t, aplikací rovnice (47) dostaneme: n′A′ , t = n′A − ξ tν A
(48)
Skutečně získané množství (skutečný výtěžek) produktu při chemické syntéze bývá zpravidla nižší, než teoretické. Může to být způsobeno řadou faktorů, jako jsou vedlejší reakce, zastavení reakce před spotřebováním eduktu (chemická rovnováha), ztráty při izolaci a čištění apod. Pokud je skutečný výtěžek roven teoretickému nebo dokonce vyšší, je to důkaz příměsí v produktu. Tzv. relativní výtěžek je definován jako poměr skutečného výtěžku k teoretickému, v případě produktu C tedy vztahem
ηC =
nC ,s
(49)
nC , t
kde nC,s je skutečně získané látkové množství produktu C. Kombinací vztahu (49) s rovnicí (15) dostaneme vztah
ηC =
mC ,s
(50)
mC , t
kde mC,s je hmotnost skutečně získaného produktu C a za mC,t je jeho teoretický výtěžek vyjádřený hmotností. Relativní výtěžek vyjadřujeme zpravidla v procentech. Příklad 19 Vypočítejte hmotnost zinku, jehož reakcí s kyselinou chlorovodíkovou vznikne 25 g chloridu zinečnatého. Řešení Vyjdeme z chemické rovnice Zn + 2 HCl
ZnCl2 + H2
Podle vztahu (40) platí rovnost mZn m = ZnCl2 M Zn M ZnCl2
a z ní plyne: mZn =
mZnCl2 ⋅ M Zn 25 g ⋅ 65,38 g mol-1 = = 12,0 g M ZnCl2 136,29 g mol-1
Hmotnost zinku je 12,0 g.
22
Příklad 20 Vypočítejte objemy 60%ní kyseliny sírové, která má hustotu 1,498 g cm-3 a vodného roztoku amoniaku o koncentraci 13,80 mol dm-3, jejichž reakcí vznikne teoreticky 15 g síranu amonného. Řešení Vyjdeme z chemické rovnice 2 NH3 + H2SO4
(NH4)2SO4
Podle vztahu (40) platí rovnost mH2 SO 4
=
M H2 SO 4
m(NH4 )2 SO 4 M (NH4 )2 SO 4
z níž vypočítáme hmotnost kyseliny sírové (čisté): m(NH4 )2 SO4 ⋅ M H2SO4
mH2SO4 =
M (NH4 )2 SO4
=
15 g ⋅ 98,07 g mol-1 = 11,133 g 132,13 g mol-1
Pro hmotnost zředěné kyseliny mkys plyne z rovnice (21) mH2SO4 wH2SO4
mkys =
kde wH2SO4 je hmotnostní zlomek kyseliny sírové ve zředěné kyselině. Jestliže ρ kys je hustota zředěné kyseliny, pro její objem platí: Vkys =
mkys
ρ kys
=
mH2SO4 11,133 g ⋅ = = 12,4 cm 3 wH2SO4 ⋅ ρH2SO4 0,60 ⋅ 1,498 g cm -3
Dále podle vztahu (40) platí rovnost nNH3 2
=
m(NH4 )2 SO 4 M (NH4 )2 SO 4
z níž kombinací s rovnicí (15) vychází nNH3 = 2 ⋅
m(NH4 )2 SO4 M (NH4 )2 SO4
= 2⋅
15 g = 0,227 03 mol 132,14 g mol-1
Pro objem roztoku amoniaku plyne z rovnice (30) VNH3 (aq) =
nNH3 cNH3
=
0,227 03 mol = 0,016 5 dm 3 =& 16,5 cm3 13,80 mol dm -3
K přípravě 15 g síranu amonného je potřeba 12,4 cm3 60%ní kyseliny sírové a 16,5 cm3 13,8 M-NH3. Příklad 21 Chroman draselný byl připravován tavením 100 g oxidu chromitého s 210 g dusičnanu draselného a se 155 g hydroxidu draselného reakcí, kterou vyjadřuje rovnice: Cr2O3 + 3 KNO3 + 4 KOH
2 K2CrO4 + 3 KNO2 + 2 H2O
a) Vypočítejte teoretickou hmotnost připraveného chromanu. b) Vypočítejte relativní výtěžek chromanu draselného, bylo-li ho připraveno 153,3 g. Řešení a) Pro každý reaktant vypočítáme podíl jeho látkového množství na počátku reakce a jeho stechiometrického koeficientu, přičemž látková množství vyjádříme z rovnice (15):
23
′ 2O3 nCr
=
′ 3 nKNO
=
ν Cr2O3 ν KNO3 ′ nKOH
ν KOH
=
′ 2O3 mCr
=
100 g = 0,657 94 mol 151,99 g mol-1
′ 3 mKNO
=
210 g = 0,692 38 mol 3 ⋅101,10 g mol-1
ν Cr2O3 M Cr2O3 ν KNO3 M KNO3 ′ H mKO
ν KOH M KOH
=
155 g = 0,690 61 mol 4 ⋅ 56,11 g mol-1
Ze vztahu (44) určíme nejvyšší teoreticky dosažitelnou hodnotu rozsahu reakce: n′
n′
n′
ξ t = inf Cr2O3 , KNO3 , K OH = inf {0,657 94 mol , 0,692 38 mol , 0,690 61 mol} = 0,657 94 mol ν Cr2O3 ν KNO3 ν KOH Teoretický výtěžek chromanu vyjádřený látkovým množstvím vypočítáme pomocí rovnice (45): nK 2CrO4 , t = ν K 2CrO4 ⋅ ξ t = 2 ⋅ 0,657 94 mol = 1,315 88 mol
Z rovnice (15) vypočítáme odpovídající hmotnost: mK 2CrO4 , t = nK 2CrO4 , t ⋅ M K 2CrO4 = 1,315 88 mol ⋅ 194,19 g mol-1 = 255,53 g
Teoreticky vznikne 255,53 g chromanu draselného. b) K výpočtu relativního výtěžku použijeme rovnici (50):
ηK 2CrO4 =
mK 2CrO4 , s 153,3 g = = 0,60 = 60 % mK 2CrO4 , t 255,53 g
Relativní výtěžek chromanu draselného je 60 %. Příklad 22 Z roztoku obsahujícího 1 g síranu alkalického kovu bylo nadbytkem chloridu barnatého vysráženo 1,339 4 g síranu barnatého. Určete střední relativní atomovou hmotnost alkalického kovu a identifikujte ho. Řešení Sestavíme chemickou rovnici, neznámý alkalický kov označíme symbolem El: El2SO4(aq) + BaCl2(aq)
BaSO4(s) + 2 ElCl (aq)
Na základě této chemické rovnice a vztahu (40) vypočítáme molovou hmotnost síranu alkalického kovu: mEl2SO4 M El2SO4
=
mBaSO4 M Ba SO4
⇒ M El2SO4 =
mEl2SO4 ⋅ M Ba SO4 mBaSO4
=
1 g ⋅ 233,40 g mol-1 = 174,26 g mol-1 1,339 4 g
Pro relativní hmotnost vzorcové jednotky síranu neznámého alkalického kovu, která je podle rovnice (20) číselně rovna jeho molové hmotnosti platí M r El2SO4 = 2 M r El + M r S + 4 M r O
tedy M r El =
M r El2SO4 − M r S − 4 M r O 174,26 − 32,06 − 4 ⋅ 16,00 = = 39,10 2
Střední relativní atomová hmotnost alkalického kovu je 39,10 , tedy je to draslík.
59. Vypočítejte hmotnost kyslíku, který vznikne tepelným rozkladem a) 10 g chlorečnanu draselného, b) 10 g chlorečnanu sodného. 24
60. Vypočítejte látkové množství a hmotnost oxidu siřičitého, který vznikne spálením 500 kg síry. 61. Jaké látkové množství atomů křemíku poskytne reakcí se 100 g uhlíku sloučeninu, v níž na 1 atom uhlíku připadá 1 atom křemíku? 62. Jakou hmotnost má kyslík, který se sloučí s 5 g uhlíku na oxid uhličitý? Jakou hmotnost bude mít vzniklý oxid uhličitý? 63. Vypočítejte látkové množství oxidu chlorného, který vznikne reakcí 5 mol chloru s oxidem rtuťnatým podle chemické rovnice HgO + 2 Cl2 Cl2O + HgCl2 64. Vypočítejte, kolik molů atomů železa a kolik molů atomů síry se spolu sloučí na 150 g sulfidu železnatého. 65. Vypočítejte látkové množství dusíku a vodíku, jejichž sloučením vznikne 102,2 g amoniaku. 66. O kolik procent se sníží hmotnost modré skalice při její dehydrataci na bezvodou sůl? 67. Při částečné dehydrataci modré skalice byl zjištěn 20 %ní úbytek hmotnosti. Kolik procent vody z celkového množství vody bylo odstraněno? 68. Kovové palladium pohltí takové množství vodíku, že na 1 atom palladia připadá 0,60 atomu vodíku. Vypočítejte přírůstek hmotnosti vzorku palladia o původní hmotnosti 10 g. 69. Obohacený galenitový koncentrát obsahuje 90 % sulfidu olovnatého. Vypočítejte hmotnost olova, které lze teoreticky připravit z 1 t této obohacené rudy. S jakým výtěžkem proběhla příprava olova , je-li hmotnost získaného kovu 500 kg? 70. Vápenec s obsahem 8 % nečistot byl vypálen na pálené vápno. Vypočítejte hmotnostní zlomek nečistot v páleném vápně za předpokladu, že nečistoty přítomné ve vápenci při pálení neunikají. 71. Vypočítejte látkové množství kyslíku, který se uvolní katalytickým rozkladem 1 kg 20 %ního peroxidu vodíku. 72. Vypočítejte objem 96 %ní kyseliny sírové o hustotě 1,835 5 g ml-1 a hmotnost hydroxidu draselného, jejichž reakcí vznikne 25 g síranu draselného. 73. Z roztoku obsahujícího 10 g dusičnanu olovnatého je třeba odstranit olovo vysrážením sulfanem. Vypočítejte hmotnost 90 %ního sulfidu železnatého, který je potřeba k vývinu právě potřebného množství sulfanu. 74. Vypočítejte teoretický výtěžek oxidu manganičitého, který vznikne ze 100 g manganistanu draselného a 250 g heptahydrátu siřičitanu sodného podle chemocké rovnice 2 MnO2 + 3 Na2SO4 + 2 KOH + 6 H2O 2 KMnO4 + 3 Na2SO3·7 H2O 75. Vytěsněním železem z 10 %ního roztoku síranu měďnatého (tzv. cementací) mají být připraveny 2 g mědi. a) Vypočítejte látkové množství mědi, která má být připravena. b) Vypočítejte hmotnost potřebného pentahydrátu síranu měďnatého. c) Vypočítejte hmotnost vody pro přípravu roztoku síranu měďnatého k reakci z vypočítaného množství pentahydrátu. d) Vypočítejte hmotnost potřebného železa. 76. Reakcí 6 g železa s vodným roztokem síranu měďnatého byla připravena měď. a) Vypočítejte látkové množství mědi, která vznikla reakcí. b) Vypočítejte hmotnost síranu měďnatého, který se spotřeboval při reakci. c) Vypočítejte hmotnost vody v roztoku za předpokladu, že původní roztok obsahoval právě potřebné množství síranu měďnatého a byl 10 %ní. d) Vypočítejte hmotnost reakcí vzniklého síranu železnatého. e) Vypočítejte hmotnostní zlomek síranu železnatého v roztoku po skončení reakce a vyjádřete jej v procentech. f) Vypočítejte hmotnost heptahydrátu síranu železnatého, který lze teoreticky získat z roztoku po skončení reakce. 77. Rozpuštěním oxidu měďnatého ve 25 %ní kyselině chlorovodíkové má být získáno 10 g chloridu měďnatého. a) Vypočítejte látkové množství chloridu měďnatého, který má být připraven. b) Vypočítejte teoretickou hmotnost oxidu měďnatého pro reakci. c) Vypočítejte teoretické látkové množství kyseliny chlorovodíkové pro reakci. d) Vypočítejte hmotnost chlorovodíku odpovídajícího teoretickému množství kyseliny chlorovodíkové. e) Vypočítejte hmotnost 36 %ní kyseliny chlorovodíkové odpovídající vypočítané hmotnosti chlorovodíku. f) Vypočítejte hmotnost vody ke zředění vypočítaného množství 36 %ní kyseliny chlorovodíkové na 25 %ní kyselinu. 25
78. Rozpuštěním oxidu měďnatého v 8 M-HCl a odpařením přebytečných těkavých látek má být získáno 20 g dihydrátu chloridu měďnatého. a) Vypočítejte látkové množství dihydrátu chloridu měďnatého, který má být připraven. b) Vypočítejte hmotnost potřebného oxidu měďnatého. c) Vypočítejte látkové množství kyseliny chlorovodíkové na počátku reakce, má-li být použita v 10 %ním přebytku. d) Vypočítejte objem 12 M-HCl, který odpovídá vypočítanému látkovému množství kyseliny chlorovodíkové. e) Vypočítejte objem 8 M-HCl, který odpovídá vypočítanému látkovému množství kyseliny chlorovodíkové. f) Vypočítejte hmotnost vody ke zředění vypočítaného objemu 12 M-HCl o hustotě 1,1836 g ml-1 na 8 M-HCl o hustotě 1,1282 g ml-1. 79. V 10 %ní kyselině sírové má být rozpuštěno 20 g oxidu měďnatého. a) Vypočítejte hmotnost kyseliny sírové, která se spotřebuje při reakci. b) Vypočítejte hmotnost vody ke zředění vypočítaného množství 100 %ní kyseliny sírové na její 10 %ní roztok. c) Vypočítejte hmotnost vody, která vznikne reakcí. d) Vypočítejte hmotnostní zlomek síranu měďnatého v roztoku po skončení reakce a vyjádřete jej v procentech. 80. Z 12 g roztoku síranu sodného neznámé koncentrace bylo nadbytkem chloridu barnatého vysráženo 0,591 6 g síranu barnatého. a) Vypočítejte látkové množství vyloučeného síranu barnatého. b) Vypočítejte hmotnostní zlomek síranu sodného v původním roztoku. 81. Srážením má být z chromanu amonného a z chloridu barnatého připraveno 15 g chromanu barnatého. a) Vypočítejte hmotnost potřebného chromanu amonného a hmotnost vody potřebné k jeho rozpuštění na 5 %ní roztok. b) Vypočítejte hmotnost potřebného dihydrátu chloridu barnatého a hmotnost vody k jeho rozpuštění na 5 %ní roztok bezvodé soli. 82. Se záměrem připravit 50 mmol oxidu stříbrného bylo provedeno jeho srážení z 10 %ního roztoku dusičnanu stříbrného 10 %ním roztokem hydroxidu sodného. a) Vypočítejte hmotnost použitého dusičnanu stříbrného, jestliže odpovídala jeho teoretické potřebě. b) Vypočítejte hmotnost vody použité k přípravě roztoku dusičnanu stříbrného. c) Vypočítejte objem roztoku hydroxidu sodného k reakci, jestliže měl hustotu 1,1089 g ml-1 a byl použit s 5 %ním přebytkem. 83. Srážením má být z dekahydrátu chromanu sodného a z chloridu olovnatého připraveno 10 g chromanu olovnatého. a) Vypočítejte hmotnost potřebného chloridu olovnatého. b) Vypočítejte hmotnost vody k rozpuštění potřebného chloridu olovnatého na 5 %ní roztok. c) Vypočítejte hmotnost potřebného dekahydrátu chromanu sodného. d) Vypočítejte hmotnost vody k přípravě 5 %ního roztoku chromanu sodného rozpuštěním vypočítaného množství dekahydrátu. 84. Srážením má být z dusičnanu olovnatého a chromanu draselného připraveno 5 g chromanu olovnatého. a) Vypočítejte potřebný objem 0,5 M roztoku dusičnanu olovnatého. b) Vypočítejte hmotnost potřebného 5 %ního roztoku chromanu draselného. 85. Rozpuštěním zinku v kyselině chlorovodíkové má být vyvinuto 0,1 mol vodíku. a) Vypočítejte odpovídající hmotnost chlorovodíku. b) Vypočítejte objem 15 %ní kyseliny chlorovodíkové o hustotě 1,072 g ml-1 k reakci, má-li být její přebytek oproti teorii 10 %. 86. Reakcí 10 g železa s 20 %ní kyselinou chlorovodíkovou o hustotě 1,098 g ml-1 byl připraven vodík. a) Vypočítejte látkové množství kyseliny chlorovodíkové, která se spotřebovala při reakci. b) Vypočítejte hmotnost připraveného vodíku. c) Vypočítejte objem použité kyseliny, jestliže její přebytek oproti teorii byl 40 %. 87. Srážením má být z dusičnanu stříbrného a z chloridu sodného připraveno 5 g chloridu stříbrného. a) Vypočítejte objem potřebného 0,2 M roztoku dusičnanu stříbrného. b) Vypočítejte teoretickou hmotnost potřebného chloridu sodného. c) Vypočítejte minimálně potřebný objem 5 %ního roztoku chloridu sodného o hustotě 1,034 g ml-1.
26
88. Dusičnan olovnatý má být připraven reakcí 20 g oxidu olovnatého se zředěnou kyselinou dusičnou. a) Vypočítejte teoretickou hmotnost dusičnanu olovnatého, který reakcí vznikne. b) Vypočítejte objem 68 %ní kyseliny dusičné o hustotě 1,405 g ml-1 pro reakci, má-li být její přebytek oproti teorii 10 %. c) Vypočítejte hmotnost vody potřebné ke zředění vypočítaného množství 68 %ní kyseliny na její 30 %ní roztok. 89. Srážením z roztoku chloridu barnatého kyselinou sírovou má být připraveno 100 g síranu barnatého. a) Vypočítejte teoreticky potřebný objem 93 %ní kyseliny sírové o hustotě 1,828 g ml-1. b) Vypočítejte hmotnost vody ke zředění vypočítaného množství 93 %ní kyseliny na její 10 %ní roztok. c) Vypočítejte hmotnost potřebného dihydrátu chloridu barnatého. d) Vypočítejte hmotnost vody k přípravě 10 %ního roztoku chloridu barnatého z vypočítaného množství dihydrátu. 90. V 15 %ní kyselině chlorovodíkové má být rozpuštěno 20 g hydroxidu vápenatého. a) Vypočítejte látkové množství chloridu vápenatého, který reakcí vznikne. b) Vypočítejte hmotnost chlorovodíku, který se při reakci spotřebuje. c) Vypočítejte odpovídající objem 15 %ní kyseliny chlorovodíkové o hustotě 1,072 g ml-1. d) Vypočítejte odpovídající objem 36 %ní kyseliny chlorovodíkové o hustotě 1,179 g ml-1. e) Vypočítejte hmotnost vody ke zředění vypočítaného objemu 36 %ní kyseliny chlorovodíkové na 15 %ní kyselinu. 91. Rozpuštěním oxidu hořečnatého ve 2 M kyselině chlorovodíkové má být získán roztok obsahující 20 g chloridu hořečnatého. a) Vypočítejte látkové množství použitého oxidu hořečnatého. b) Vypočítejte hmotnost odpovídajícího chlorovodíku. c) Vypočítejte minimální potřebný objem kyseliny chlorovodíkové k reakci. 92. V 15 %ní kyselině chlorovodíkové o hustotě 1,072 g ml-1 má být rozpuštěno 5 g sulfidu železnatého. a) Vypočítejte hmotnost chlorovodíku, který se spotřebuje při reakci. b) Vypočítejte minimální potřebný objem kyseliny k reakci. c) Vypočítejte hmotnost 37 %ní kyseliny chlorovodíkové a hmotnost vody k jejímu zředění na vypočítaný minimální potřebný objem kyseliny k reakci. d) Vypočítejte hmotnost chloridu železnatého obsaženého v roztoku vzniklém reakcí. 93. Vypočítejte teoretický výtěžek dusitanu sodného, k jehož přípravě bylo použito 300 g olova a 100 g dusičnanu sodného. Vypočítejte relativní výtěžek dusitanu sodného, jestliže ho bylo získáno 73,0 g. Reakci vystihuje rovnice NaNO3 + Pb NaNO2 + PbO 94. Kyselina 4-hydroxybenzoová (A) byla reakcí s hydroxidem sodným převedena na její disodnou sůl, která byla působením acetanhydridu (B) převedena na sodnou sůl kyseliny 4-acetoxybenzoové a z ní byla nadbytkem kyseliny chlorovodíkové uvolněna kyselina 4-acetoxybenzoová (C). První čtyři z následujících chemických rovnic vystihují jednotlivé reakce, pátá rovnice je součtem prvních čtyř a vystihuje celý postup. NaO–p-C6H4–COONa + 2 H2O HO–p-C6H4–COOH + 2 NaOH NaO–p-C6H4–COONa + (CH3CO)2O CH3COO–p-C6H4–COONa + CH3COONa CH3COO–p-C6H4–COONa + HCl CH3COO–p-C6H4–COOH + NaCl CH3COONa + HCl CH3COOH + NaCl HO–p-C6H4–COOH + 2 NaOH + (CH3CO)2O + 2 HCl (A)
(B) CH3COO–p-C6H4–COOH + CH3COOH + 2 H2O + 2 NaCl (C)
Vypočítejte teoretický výtěžek připravené kyseliny 4-acetoxybenzoové v jednotkách hmotnosti, bylo-li použito 100 g kyseliny 4-hydroxybenzoové, 69,5 g hydroxidu sodného a 88,7 g acetanhydridu. Jaký je relativní výtěžek kyseliny 4-acetoxybenzoové, bylo-li jí získáno 104,3 g?
27
95. K přípravě acetanilidu (C) vyjádřené následující chemickou rovnicí bylo použíto 10 g anilinu (A) a 10 g acetanhydridu (B). C6H5NH2 + (CH3CO)2O C6H5NHCOCH3 + CH3COOH (A) (B) (C) a) Vypočítejte teoretickou hmotnost vzniklého acetanilidu. b) Vypočítejte relativní výtěžek acetanilidu, bylo-li ho získáno 12,2 g. 96. Vypočítejte hmotnost arsenidu inditého, použijeme-li k jeho syntéze 1 g india a 1 g arsenu za předpokladu, že vznikne s maximálním výtěžkem. Určete,který prvek je v přebytku a vypočítejte hmotnost přebývajícího prvku po proběhnutí reakce. 97. Vypočítejte látkové množství molekul, počet molekul a počet atomů vodíku, který nezreaguje, použije-li se k reakci 1,002 kmol vodíku a 1,000 kmol chloru. 98. Pro přípravu thiosíranu sodného reakcí siřičitanu sodného se sírou bylo použito 50 g síry a 350 g heptahydrátu siřičitanu sodného. a) Vypočítejte teoretickou hmotnost získaného pentahydrátu thiosíranu sodného. b) Vypočítejte relativní výtěžek pentahydrátu thiosíranu sodného, jestliže ho bylo získáno 331,3 g. 99. Reakcí 0,729 6 g jistého přírodního prvku s kyslíkem vzniklo 1,209 6 g oxidu, který má stechiometrický vzorec ElO. Určete střední relativní atomovou hmotnost daného prvku a identifikujte ho. 100. Identifikujte prvek El, jestliže 0,600 6 g tohoto prvku poskytne s 0,05 mol kyslíku oxid ElO2. 101. Z roztoku, který obsahoval 2 g rozpustného chromanu jistého kovu s oxidačním číslem I, bylo nadbytkem chloridu barnatého vyloučeno 1,766 g chromanu barnatého. Vypočítejte střední relativní atomovou hmotnost kovu sloučeného v původním chromanu a určete, o který kov jde. 102. Při tepelném rozkladu 1,820 g uhličitanu neznámého kovu s oxidačním číslem II bylo získáno 0,870 g oxidu tohoto kovu. Určete střední relativní atomovou hmotnost tohoto kovu a identifikujte ho.
28
