CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL. Látkové množství Značka: n Jednotka: mol Definice: Jeden mol je množina, která má stejný počet prvků, jako je atomů ve 12 g nuklidu uhlíku 12C. Velikost tohoto čísla je určena Avogadrovou konstantou – NA. Avogadrova konstanta: NA = 6,022 . 1023 mol-1 Výpočet: = n ……. látkové množství N …… celkový počet částic NA ….. Avogadrova konstanta Příklady: 1) Určete látkové množství 1023 atomů zlata. 2) Vypočítejte, kolik a) protonů se uvolní při úplné disociaci 3,2 . 10-5 mol roztoku kyseliny sírové. b) aniontů SO se uvolní při úplné disociaci 3,2 . 10-5 mol roztoku kyseliny sírové. 3) Vypočítejte, jaké látkové množství KOH bylo rozpuštěno v roztoku, který obsahuje 4,22 . 1020 iontů K+. Molární objem Vyjadřuje objem, který zaujímá jeden mol plynné látky za standardních podmínek. Značka: Vm Avogadrův zákon: stejné objemy plynů obsahují za stejných stavových podmínek (t, p) stejný počet molekul. Definice: Jeden mol jakékoliv plynné látky má za stand. podmínek stejný objem Vm = 22,4 dm3 . mol-1. Výpočet: = Vm …. molární objem V ……celkový objem látky n ……. látkové množství Pozn.: standardní podmínky – 273,15 K; 101,325 kPa Příklady: 1) Vypočítejte, jaký objem zaujímá za stand. podmínek 9 . 1023 molekul dusíku. 2) Vypočítejte, jaké látkové množství molekul chloru zaujímá za stand. podmínek objem 112 m3. Hmotnosti atomů a molekul Atomová hmotnostní konstanta Definována jako skutečné hmotnosti atomu uhlíku 12C. Značka: mu mu = 1,66057 . 10-27 kg

Tento produkt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Podpora výuky chemie – teoretická a laboratorní cvičení; www.goaml.cz; Mgr. Luboš Vosecký

Relativní atomová hmotnost Udává, kolikrát je hmotnost atomu daného prvku větší než at. hm. konstanta mu. Bezrozměrné číslo. Důležitá kvantitativní charakteristika každého prvku – uvedena v PSP. Značka: Ar Výpočet: = Ar …... relativní atomová hmotnost m …… celková hmotnost látky mu …... atomová hmotnostní konstanta Příklady: 1) Určete skutečnou hmotnost atomu kyslíku v kg. 2) Skutečná hmotnost jednoho atomu neznámého prvku je 7,4652 . 10-26 kg. Určete, o který prvek se jedná. Relativní molekulová hmotnost Udává, kolikrát je hmotnost molekuly daného prvku nebo sloučeniny větší než at. hm. konstanta mu. Bezrozměrné číslo. Značka: Mr Vypočítáme ji jako součet Ar všech atomů, z kterých je molekula složena. Příklady: 1) Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost Mr vody. Molární hmotnost Vyjadřuje hmotnost jednoho molu chemické látky. Značka: M Jednotka: Výpočet:

=

M …… molární hmotnost m ……. celková hmotnost látky n …….. látkové množství

Pozn.: hmotnost prvku (sloučeniny) lze vyjádřit několika způsoby (příklad – hmotnost dusíku) 1) relativní atomová hmotnost Ar(N) = 14 2) klidová hmotnost m(N) = 14 . 1,66057 . 10-27 kg 3) molární hmotnost M(N) = 14 Příklady: 1) Vypočtěte, jaké látkové množství představuje 3,023 g atomového vodíku. 2) Vypočtěte, kolik dm3 plynného chlorovodíku (měřeno za stand. podmínek) je třeba na neutralizaci 50 g NaOH. Cvičení 1) Vypočítejte, jaké látkové množství představuje: a) 588,5 g kyseliny sírové b) 476 g bromidu draselného c) 433,2 g oxidu rtuťnatého 2) Kolik kationtů je obsaženo ve 2,5 molech NaCl? 3) Kolik atomů uhlíku a kolik atomů kyslíku obsahuje 0,15 mol CO2? 4) Vypočtěte celkový počet protonů, které se uvolní při úplné disociaci vodného roztoku, který obsahuje 0,45 mmol H3PO4. 5) Jaký objem zaujímá 144 g HCl? Tento produkt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Podpora výuky chemie – teoretická a laboratorní cvičení; www.goaml.cz; Mgr. Luboš Vosecký

6) Jaké množství N2O v gramech zaujímá objem 89,6 dm3? 7) Vypočítejte skutečnou hmotnost molekuly vody. 8) V kolika gramech draslíku je stejný počet atomů jako v 12,01 g uhlíku? Zdroje: Pertlová J.: Základy chemických výpočtů 1. část. Pedagogické centrum Plzeň. ISBN 80-7020-097-9. s. 4 – 11. Pertlová J.: Základy chemických výpočtů 2. část. Pedagogické centrum Plzeň. ISBN 80-7020-113-4. s. 3 – 6.


CHEMICKÉ VÝPOČTY II. ČÁST ROZTOKY. Složení roztoku • • •

hmotností zlomek (%) objemový zlomek (%) molární koncentrace Hmotnostní zlomek

Hmotnostní zlomek látky A v roztoku je definován jako podíl hmotnosti látky A ku celkové hmotnosti roztoku. Značka: w Výpočet:

=

w(A)

hmotnostní zlomek látky A

m(A) m(R)

hmotnost látky A hmotnost celého roztoku

Bezrozměrné číslo. 0< <1 Hmotnostní procento: hmostnostní procento = hmotnostní zlomek. 100 (%) Příklady: 1) Kolik g NaCl a kolik g vody potřebujeme k přípravě 300 g 13% roztoku NaCl? 2) V kolika g vody je nutno rozpustit 32 g NaCl, aby vznikl 20% roztok NaCl? 3) Kolik g KBr získáme po odpaření veškeré vody ze 120 g roztoku, ve kterém je hmotnostní zlomek KBr 0,12? 4) Kolik g NaOH potřebujeme na přípravu 3 litrů 16% roztoku? (hustota 16% roztoku NaOH: ρ = 1,175 )

Objemový zlomek Značka: φ Výpočet:

=

φ(A)

objemový zlomek látky A

V(A) V(R)

objem látky A objem celého roztoku

Bezrozměrné číslo. 0< <1 Objemové procento: objemové procento = objemový zlomek . 100 (obj. %) Pozn.: • Pro reálné roztoky platí, že součet obj. procent všech složek tvořících roztok není roven stu. • Objemová procenta závisí na teplotě, protože s měnicí se teplotou se mění i objem. Příklady: 1) 500 cm3 vodného roztoku ethanolu obsahuje 200 cm3 ethanolu. Jaká je koncentrace ethanolu v roztoku vyjádřená v objemových procentech? Tento produkt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Podpora výuky chemie – teoretická a laboratorní cvičení; www.goaml.cz; Mgr. Luboš Vosecký

2) Vyjádřete koncentraci roztoku, který obsahuje 32 objemových % roztoku ethanolu v hmotnostních procentech. (ρ32% = 0,9613 , ρ100% = 0,7907 )

Molární (látková) koncentrace Molární koncentrace je definována jako počet molů určité látky rozpuštěné v 1 dm3 roztoku. Značka: c Výpočet:

=

c(A)

molární koncentrace látky A

n(A) V(R)

počet molů látky A objem celého roztoku

c(A)

molární koncentrace látky A

m(A) M(A) V(R)

hmotnost látky A molární hmotnost látky A objem celého roztoku

Jednotka: Odvozený vztah:

=

Pozn.: • Místo jednotky •

∙

se používá symbol M (molární roztok).

Např.: 2 = 2 M (dvoumolární roztok) Molární koncentrace závisí na teplotě, protože s měnící se teplotou se mění i objem.

Příklady: 1) Jaká je molární koncentrace roztoku NaCl, který obsahuje v 1 dm3 125 g NaCl? 2) Kolik g CaCl2 je třeba navážit na přípravu 250 cm3 roztoku CaCl2 o látkové konc. 0,22 3) Kolik cm3 0,5M roztoku NaOH lze připravit z 60 g této látky?

?

Míchání roztoků +

Směšovací rovnice: m1, w1 m2, w2 w3

= + hmotnost, hmotnostní zlomek prvního roztoku hmotnost, hmotnostní zlomek druhého roztoku hmotnostní zlomek výsledného roztoku

Pozn.: • čistá látka → w = 1 • čisté rozpouštědlo (tj. voda) → w = 0 Příklady: 1) Vypočítejte, kolik gramů 40% HCl musíme zředit vodou tak, abychom dostali 200 g 20% HCl. 2) Z 5 kg 50% HNO3 je třeba připravit 8% kyselinu. Kolik vody je třeba na její zředění? je třeba k přípravě 3 dm3 5% HCl (ρ = 1,024 )? 3) Kolik ml 25% HCl o hustotě ρ = 1,127


Cvičení 1) Jaká je molární koncentrace roztoku o objemu 0,3 dm3 obsahujícího 11,2 g KOH? 2) Vypočtěte, kolik g NaOH budeme potřebovat na přípravu 500 ml roztoku o látkové koncentraci c(NaOH) = 0,2 . 3) Kolik g NaOH budeme potřebovat na přípravu 500 ml roztoku s obsahem 15% NaOH? (ρ = 1,16 ) 4) Má být připraveno 850 g 5% roztoku BaCl2 rozpuštěním BaCl2 . 2H2O ve vodě. Vypočítejte hmotnost BaCl2 . 2H2O. 5) Kolik ml roztoku HCl s obsahem 15% (ρ = 1,07 koncentraci c(HCl) = 0,1

) budeme potřebovat na přípravu 2l roztoku o

?

6) Jak připravíte 10 dm3 6% roztoku NaCl (ρ = 1,04

)?

7) V 528 ml vody jsme rozpustili 136 g NaOH a vznikl roztok o hustotě 1,22 procentová koncentrace tohoto roztoku a jaká je jeho látková koncentrace?

. Jaká je

8) Kolik g 5% roztoku NaCl musíme přidat k 22 g 35% roztoku NaCl, aby výsledný roztok měl 25% koncentraci? 9) 20 g roztoku HCl (w = 36%) zředíme vodou o hmotnosti 100 g. Jaká je procentová koncentrace výsledného roztoku? 10) Kolik g čistého KCl musíme přidat k 32 g 5% roztoku KCl, abychom získali 10% roztok KCl? 11) Kolik ml 98% roztoku H2SO4 a kolik ml vody potřebujeme na přípravu 1500 ml 20% roztoku H2SO4 zředěním 98% roztoku H2SO4 vodou? Zdroje: Pertlová J.: Základy chemických výpočtů 1. část. Pedagogické centrum Plzeň. ISBN 80-7020-097-9. s. 19 – 28. Pertlová J.: Základy chemických výpočtů 2. část. Pedagogické centrum Plzeň. ISBN 80-7020-113-4. s. 10 – 12.


Přepočet molární koncentrace a hmotnostní procentové koncentrace Výklad 1. Vypočítejte hmotnostní zlomek roztoku chloridu draselného, jehož c(KCl) = 2, 7 mol. dm-3. Hustota roztoku je ρ = 1,118 5 g. cm-3.

2. Jaká je hmotnostní koncentrace kyseliny sírové, jejíž c(H2SO4) = 18 mol.dm-3. Hustota roztoku je 1,8 g.cm-3.

Procvičování 3. Kolik ml 96% roztoku H2SO4 (ρ = 1,835 g.cm-3) potřebujeme k přípravě 0,5M roztoku této kyseliny.

4. 200 ml 2M roztoku kyseliny bylo zředěno na objem 0,8 litru. Kolika molární je výsledný roztok?

5. Jaká je molární koncentrace 10% roztoku HCl, jestliže je jeho hustota ρ = 1,047 g.cm-3?

Tento produkt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Podpora výuky chemie – teoretická a laboratorní cvičení; www.goaml.cz; Mgr. Dušan Drexler

6. Kolik cm3 30% kyseliny trihydrogenfosforečné (ρ = 1,18 g.cm-3) je potřeba na přípravu 250 cm3 0,1M roztoku této kyseliny?

7. Jaká je koncentrace kyseliny dusičné, jejíž hmotnostní zlomek je w(HNO3) = 0,37 a ρ = 1,227 g.cm-3?

8. Jaká je hmotnostní procentová koncentrace KOH v roztoku, jehož koncentrace c(KOH) = 10,6 mol.dm-3 a ρ = 1,42 g.cm-3?

9. Jaká je procentová hmotnostní koncentrace a molarita roztoku, který vznikl přidáním 400 g vody ke 10 ml 96% kyseliny sírové (ρ = 1,84 g.cm-3) a jehož hustota je ρ = 1,1255 g.cm-3?

10. Kolik cm3 50% roztoku NaOH (ρ = 1,5253 g.cm-3) je nutné použít na přípravu 0,5 litru 0,5M roztoku NaOH?

Použitá literatura: (1)

Kotlík, B., Růžičková, K. Cvičení k chemii v kostce. 1. vyd. Praha: Fragment, 2000. ISBN 8072003127.

Tento produkt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Podpora výuky chemie – teoretická a laboratorní cvičení; www.goaml.cz; Mgr. Dušan Drexler

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL

Recommend Documents