ZÁKLADNÍ CHEMICKÉ VÝPOČTY II. autoři a obrázky: Mgr. Hana a Radovan Sloupovi
1. Ve třech válcích byly plyny, prvky. Válce měly obsah 3 litry. Za normálních podmínek obsahoval první válec bezbarvý plyn o hmotnosti 0,54 g, druhý bezbarvý plyn o hmotnosti 3,75 g a třetí válec rovněž plyn o hmotnosti 9,5 g. Které plyny asi byly ve válcích? Budou všechny tři plyny lehčí než vzduch, když víš, že 1 m3 vzduchu váží 1,2 kg? Který válec by tedy nemusel být zakrytý, aby z něho plyn zcela nevyprchal? (za normálních podmínek, teplota 0 °C a tlak 101,325 zaujímá 1 mol plynu 22,4 dm3)
2. Jaký objem plynu do balónku napustil prodejce balónků, když víš, že naplnil 0,5 g helia, tlak je 101 kPa a teplota 20 °C? Odhadni, jaký objem v dm3 má balónek a označ správnou odpověď. Molární hmotnost helia je 4 g · mol-1. K výpočtu využij také část informací v předchozím příkladu.
A) B) C) D)
2,9 cm3 2,9 dm3 2,9 m3 0,029 m3
3. V zimě se k solení silnic používá chlorid vápenatý. Je možné jej získat ve třech podobách: bezvodý, dihydrát a hexahydrát. Spočítej, kolik čisté soli získají silničáři v případě, že objednají na zimu 150 tun dihydrátu. Kolik z celkové částky zaplatí za vodu? Jaký poměr mezi solí a vodou by byl v dalších dvou případech? M (Ca) = 40,1 g · mol-1, M (Cl) = 35,45 g · mol-1
4. K úpravě povrchu kovů se používá galvanické pokovování např. chrómem, mědí, nebo zinkem, v závislosti na prostředí, ve kterém budou potom používány. Na obrázku je destička z ocele. Její povrch má být pokryt souvislou vrstvou mědi, chrómu a zinku o tloušťce 0,1 mm. Jakou hmotnost budou mít použité kovy, když víš, že hustota mědi je 8,96 g · cm-3, chrómu 7,19 g · cm-3 a zinku 7,13 g · cm-3?
Doplňkové materiály k učebnici Chemie 9 © Nakladatelství Fraus, Plzeň 2008 • www.fraus.cz • Kopírování povoleno
1
5. Jaká bude koncentrace roztoku hydroxidu sodného připraveného rozpuštěním 0,1 molu látky v baňce o objemu 500 ml. Vyber správný výsledek: a) b) c) d)
0,2 mol 2 mol · dm-3 0,2 mol · dm-3 2 mol
6. Vypočítej hmotnost oxidu siřičitého, který unikne do ovzduší při spálení uhlí, obsahujícího 65 kg síry. Kolik by bylo oxidu uhličitého, kdyby shořelo stejné množství M (C) = 12 g · mol-1 uhlíku? M (S) = 32 g · mol-1
rovnice:
S + O2 → SO2
C + O2 → CO2
7. Na etiketě minerální vody byly tyto údaje: výtah z analýzy: obsah iontů: Na+ .................500,2 mg/l Cl - .................447,1 mg/l ...
Jaký je skutečný počet sodných iontů v 0,33 l lahvi této minerálky? Je jich více nebo méně než chloridových iontů? M (Na) = 23 g · mol-1 M (Cl) = 35,45 g · mol-1 ( v jednom molu látky je 6,022 · 1023 částic)
Doplňkové materiály k učebnici Chemie 9 © Nakladatelství Fraus, Plzeň 2008 • www.fraus.cz • Kopírování povoleno
2
ZÁKLADNÍ CHEMICKÉ VÝPOČTY II. – řešení: 1. Ve třech válcích byly plyny, prvky. Válce měly obsah 3 litry. Za normálních podmínek obsahoval první válec bezbarvý plyn o hmotnosti 0,54 g, druhý bezbarvý plyn o hmotnosti 3,75 g a třetí válec rovněž plyn o hmotnosti 9,5 g. Které plyny asi byly ve válcích? Budou všechny tři plyny lehčí než vzduch, když víš, že 1 m3 vzduchu váží 1,2 kg? Který válec by tedy nemusel být zakrytý, aby z něho plyn zcela nevyprchal?
např: 1 mol libovolného plynu za normálních podmínek zaujímá 22,4 dm3! 1 mol…………………………..22,4 dm3 ↑ x mol………………………...........3 dm3 ↑ _________________________________ x = 0,134 mol Ve válcích je 0,134 mol plynu. a) ↑
0,54 g……………………...0,134 mol x g……………………..........1 mol ↑ _______________________________ x = 4,03 g
obdobně b) (27,98 g) a c) (70,89 g), nebo podle vzorce M = m/n Z tabulek lze snadno zjistit, že se jedná o helium (He), dusík (N2) a chlor (Cl2). Jeden litr vzduchu váží 1,2 g, tzn., že 3 l (dm3) váží 3,6 g, lehčí bude jen helium. Válce s dusíkem a chlorem nemusí být zakryté.
2. Jaký objem plynu do balónku napustil prodejce balónků, když víš, že naplnil 0,5 g helia, tlak je 101 kPa a teplota 20 °C? Odhadni, jaký objem v dm3 má balónek a označ správnou odpověď. Molární hmotnost helia je 4 g · mol-1. K výpočtu využij také část informací v předchozím příkladu. M (He) = 4 g · mol-1 n = m / M → 0,5 / 4 = 0,125 mol 1 mol plynu za teploty 0 °C a tlaku cca 101 kPa zaujímá 22,4 dm3 0,125 mol ....................................................................zaujímá x dm3 x = 22,4 · 0,125 = 2,8 dm3 Vezmeme-li v úvahu rozpínavost plynů, je nejpřesnější údaj B. Doplňkové materiály k učebnici Chemie 9 © Nakladatelství Fraus, Plzeň 2008 • www.fraus.cz • Kopírování povoleno
3
3. V zimě se k solení silnic používá chlorid vápenatý. Je možné jej získat ve třech podobách: bezvodý, dihydrát a hexahydrát. Spočítej, kolik čisté soli získají silničáři v případě, že objednají na zimu 150 tun dihydrátu. Kolik z celkové částky zaplatí za vodu? Jaký poměr mezi solí a vodou by byl v dalších dvou případech? M (Ca) = 40,1 g · mol-1, M (Cl) = 35,45 g · mol-1
CaCl2
CaCl2 . 2H2O
M = 111,0 g · mol-1
M = 147,0 g · mol-1
w(CaCl2) = 111/111 = 1 podíl soli je 100 %
w(CaCl2) = 111/147 = 0,755
CaCl2 . 5H2O M = 219,0 g · mol-1 w(CaCl2) = 111/219 = 0,51
podíl soli je 75,5 %
podíl soli je 51 %
V případě dihydrátu zaplatí silničáři téměř 25 % ceny za vodu v soli.
4.
K úpravě povrchu kovů se používá galvanické pokovování např. chrómem, mědí, nebo zinkem, v závislosti na prostředí, ve kterém budou potom používány. Na obrázku je destička z ocele. Její povrch má být pokryt souvislou vrstvou mědi, chrómu a zinku o tloušťce 0,1 mm. Jakou hmotnost budou mít použité kovy, když víš, že hustota mědi je 8,96 g · cm-3, chrómu 7,19 g · cm-3 a zinku 7,13 g · cm-3?
Povrch kvádru: 2(ab + ac + bc) = 2(0,2 · 10 + 0,2 · 20 + 10 · 20) = 412 cm2 Objem získáme vynásobením povrchu silou vrstvy, tedy 412 · 0,01 = 4,12 cm3 Podle vzorce hustoty: m = ρ · V → m mědi = 4,12 · 8,96 = 36,9 g m chrómu = 4,12 · 7,19 = 29,6 g m zinku = 4,12 · 7,13 = 29,38 g Bude použito 36,9 g mědi, 29,6 g chrómu a 29,38 g zinku.
Doplňkové materiály k učebnici Chemie 9 © Nakladatelství Fraus, Plzeň 2008 • www.fraus.cz • Kopírování povoleno
4
5. Jaká bude koncentrace roztoku hydroxidu sodného připraveného rozpuštěním 0,1 molu látky v baňce o objemu 500 ml. Vyber správný výsledek: a) b) c) d)
0,2 mol 2 mol · dm-3 0,2 mol · dm-3 2 mol
Řešení: např.
c=n/V c = 0,1 mol / 0,5 dm3 c = 0,2 mol · dm3
6. Vypočítej hmotnost oxidu siřičitého, který unikne do ovzduší při spálení uhlí, obsahujícího 65 kg síry. Kolik by bylo oxidu uhličitého, kdyby shořelo stejné množství uhlíku? rovnice:
S + O2 → SO2
C + O2 → CO2
Řešení: např. m (S) = M (S) . n (S) m (S) = 32 g / mol . 1mol m (S) = 32g
m (SO2) = M (SO2) . n (SO2) m (SO2) = 64 g / mol . 1mol m (SO2) = 64 g 32g S ........................64g SO2 65 kg S ........................x kg SO2 x = 4160 / 32 = 130 kg SO2 m (C) = M (C) . n (C) m (C) = 12 g / mol . 1mol m (C) = 12g m (CO2) = M (CO2) . n (CO2) m (CO2) = 44 g / mol . 1mol m (CO2) = 44 g 12g C ........................44g CO2 65 kg C ........................x kg CO2 x = 2860 / 12 = 238,3 kg CO2 Doplňkové materiály k učebnici Chemie 9 © Nakladatelství Fraus, Plzeň 2008 • www.fraus.cz • Kopírování povoleno
5
Hmotnost oxidu siřičitého je 130 kg. Hmotnost oxidu uhličitého je 238,3 kg. 7. Na etiketě minerální vody byly tyto údaje: výtah z analýzy: obsah iontů: Na+ .................500,2 mg/l Cl - .................447,1 mg/l ...
Jaký je skutečný počet sodných iontů v 0,33 l lahvi této minerálky? Je jich více nebo méně než chloridových iontů? M (Na) = 23 g · mol-1 M (Cl) = 35,45 g · mol-1 ( v jednom molu látky je 6,022 · 1023 částic)
Řešení: např. sodík: 500,2 / 3 = 166,73 mg Na+ v lahvi Protože hmotnost elektronu je velmi malá, můžeme počítat Na+ jako Na...
1 mol Na ..............................23 g x mol Na...............................0,16673 g ________________________________ x = 0,16673 / 23 x = 0,0072491 mol Na+ Počet částic v jednom molu látky je 6,022 · 1023, pak tedy počet sodných iontů je: 6,022 · 1023 · 0,0072491 = 4,3654 · 1021 iontů Na+ chlor: 447,1 / 3 = 149,03 mg Cl - v lahvi Protože hmotnost elektronu je velmi malá, můžeme počítat Cl - jako Cl ...
1 mol Cl ..............................35,45 g x mol Cl...............................0,14903 g ________________________________ x = 0,14903 / 35,45 x = 0,0042039 mol Clpočet částic v jednom molu látky je 6,022 · 1023, pak tedy počet chloridových iontů je: 6,022 · 1023 · 0,0042039 = 2,5316 · 1021 iontů ClSodných iontů je v lahvi minerálky víc než iontů chloridových.
Doplňkové materiály k učebnici Chemie 9 © Nakladatelství Fraus, Plzeň 2008 • www.fraus.cz • Kopírování povoleno
6
Doplňkové materiály k učebnici Chemie 9 © Nakladatelství Fraus, Plzeň 2008 • www.fraus.cz • Kopírování povoleno
7