Chemie - cvičení 1- příklady

U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________

Chemie - cvičení 1- příklady Koncentrace 1/1 Jaká je molová hmotnost M vody, síranu sodného, hydroxidu sodného, oxidu siřičitého? MNa = 22,99 kg.kmol-1 MO = 16 kg.kmol-1 -1 MH = 1,01 kg.kmol-1 MS = 32,06 kg.kmol Výsledek: MH2O = 18,02 kg/kmol ; MNa2SO4 = 142,04 kg/kmol ; MNaOH = 40 kg/kmol ; MSO2 = 64,06 kg/kmol Řešení: Na2SO4

MNa2SO4 = 2.MNa + 1.MS + 4. MO = 2.22,99 + 1.32,06 + 4.16 = 142,04 kg/kmol

1/2 Jaké látkové množství n [mol] je 490,5 g kyseliny sírové. MH2SO4 = 98,1 g.mol-1. Výsledek: n = 5 mol Řešení:

n=

m 490,5 = = 5mol M 98,1

1/3 Jakou hmotnost chloridu sodného a jakou hmotnost vody je nutné použít k přípravě 250 g roztoku, ve kterém je hmotnostní koncentrace NaCl cmNaCl = 20 % ? Výsledek: mNaCl = 50 g, mH2O = 200 g Řešení: 1. Hmotnost NaCl

mNaCl = cmNaCl.mroztok = 0,2.250 = 50 g

2. Hmotnost H2O – dopočtem

mH2O = mroztok – mNaCl = 250 – 50 = 200 g

1/4 Vypočtěte hmotnostně objemovou koncentraci solí v minerální vodě, jestliže v odparku z 250 ml vody bylo 243 mg solí. Výsledek: cmvsůl = 0,972 g/l

1/5 Kolik kg ethanolu C2H5OH a kg vody je potřeba k výrobě 500 l konzumní lihoviny o koncentraci 38% obj. ethanolu. Teplota směsi je 20oC. Při této teplotě jsou hustoty ρC2H5OH = 789 kg.m-3, ρH2O = 998 kg.m-3. Předpokládejte ideální chování směsi. Výsledek: mC2H5OH = 149,91 kg ; mH2O = 309,38 kg

_________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 1 – Koncentrace.

1


1/6 Směs ethanolu a vody má složení (v hmotnostních %): 60 % C2H5OH (MC2H5OH = 46,07 kg.kmol-1) a 40 % H2O (MH2O = 18,02 kg.kmol-1). Vypočtěte molové složení směsi (molové koncentrace složek). Výsledek: cnC2H5OH = 0,3698, cnH2O = 0,6302 Řešení: Přepočet složení ⇒ nutno volit základ výpočtu ; lze si dovolit, neboť volba nemá vliv na výsledek. 1. Volba základu výpočtu: základ výpočtu 100 kg směsi. 2. Hmotnosti složek: • Etanol mC2 H 5OH = cCm H OH ⋅ msme!si = 0,6 ⋅ 100 2

•

5

Voda - dopočtem m H 2O = m sme!si − mC2 H 5OH = 100 − 60

mC2H5OH = 60 kg

mH2O = 40 kg

3. Látková množství složek: mC2 H 5OH 60 nC2 H 5OH = = M C2 H 5OH 46,07

n H 2O =

nC2H5OH = 1,3024 kmol

m H 2O M H 2O

=

40 18,02

nH2O = 2,2198 kmol

4. Molové koncentrace složek: cCn

2 H 5OH

=

nC2 H 5OH nC2 H 5OH + n H 2O n

c

C2H5OH

=

1,3024 1,3024 + 2,2198

c Hn

2O

=

n H 2O nC2 H 5OH + n H 2O

=

2,2198 1,3024 + 2,2198

cnH2O = 0,6302

= 0,3698

1/7 Jaké je molově objemové složení roztoku vzniklého smísením 420 kg vody a 80 kg NaOH. Hustota vzniklého roztoku je 1175,1 kg/m3. Molové hmotnosti: MNaOH = 39,985 kg/kmol, MH2O = 18,02 kg/kmol Výsledek: cnvNaOH = 4,7 kmol/m3, cnvH2O = 54,76 kmol/m3 Řešení: 1. Látková množství složek • NaOH m 80 n NaOH = NaOH = M NaOH 39,985 nNaOH = 2 kmol

•

H2O m H 2O 420 = M H 2O 18,02 nH2O = 23,3 kmol

n H 2O =

2. Objem roztoku Vroztok =

mroztok 500 = = 0,4255 kg.m −3 ρ roztok 1175,1


2


3. Molově objemové složení roztoku hydroxidu • NaOH • H2O n 2 nv c NaOH = NaOH = V 0,4255 nv c NaOH = 4,7 kmol/m3

n H 2O

23,3 2 V 0,4255 nv c H2O = 54,76 kmol/m3 nv cH = O

=

1/8 Směs plynů má složení: 21 % mol. O2, 79 % mol. N2. Jaké je hmotnostní složení plynné směsi? Molové hmotnosti: MO2 = 32 kg/kmol, MN2 = 28 kg/kmol Výsledek: cmO2 = 23,3%, cmN2 = 76,7 %

1/9 70 kg vodného roztoku hydroxidu sodného obsahuje 0,375 kmol hydroxidu sodného. Vypočtěte hmotnostní a molové složení roztoku (koncentrace složek roztoku). Molové hmotnosti: MNaOH = 39,985 kg/kmol, MH2O = 18,02 kg/kmol Výsledek: cmNaOH = 21,43 %, cmH2O = 78,57 %, cnNaOH = 10,94 %, cnH2O = 89,06 % Řešení: 1. Hmotnost složek • NaOH mNaOH = MNaOH . nNaOH = 39,985.0,375 mNaOH = 15 kg 2. Látková množství složek • NaOH – zadáno

•

H2O - dopočtem mH2O = mroztok – mNaOH = 70 – 15 mH2O = 55 kg

•

H2O m H 2O 55 = M H 2O 18,02 nH2O = 3,052 kmol

n H 2O = nNaOH = 0,375 kmol 3. Hmotnostní koncentrace složek: • NaOH m 15 m c NaOH = NaOH = mroztok 70 m c NaOH = 0,2143 = 21,43 %

•

4. Molová koncentrace složek: • NaOH n = c NaOH

n NaOH n NaOH 0,375 = = n roztok n NaOH + n H 2O 0,375 + 3,052

cnNaOH = 0,1094 = 10,94 %

H2O - dopočtem cmH2O = 1 – cmNaOH = 1 – 0,2143 cmH2O = 0,7857 = 78,57 % •

H2O - dopočtem cnH2O = 1 – cnNaOH = 1 – 0,1094 cnH2O = 0,8906 = 89,06 %

1/10 Jaké je hmotnostně objemové složení roztoku vzniklého smísením 420 kg vody a 80 kg NaOH. Hustota vzniklého roztoku je 1175,1 kg/m3. Molové hmotnosti: MNaOH = 39,985 kg/kmol, MH2O = 18,02 kg/kmol _________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 1 – Koncentrace.

3


Výsledek: cmvNaOH = 188 kg/m3, cmvH2O = 987 kg/m3

1/11 Homogenní roztok obsahuje (v hmotnostních %): 30% CH3OH (A), 15 % C2H5OH (B) a 55 % H2O (C). Teplota roztoku je 20 oC. Při ní jsou hustoty čistých složek ρi (kg.m-3). Kilomolové hmotnosti Mi (kg. kmol-1). -3

ρi (kg.m ) Mi (kg. kmol-1)

A 791 32,04

B 789 46,07

C 998 18,02

Vypočtěte objemovou a molovou koncentraci metanolu a dále jeho koncentraci molově objemovou a hmotnostně objemovou v roztoku. Jaká je hustota směsi? Výsledek: cvA = 0,3384 ; cnA = 0,217 ; cnvA = 8,3598 kmol/m3 ; cmvA = 267,857 kg/m3 ; ρsměs = 892,9 kg/m3

1/12 Měřením bylo zjištěno, že 80 kg vodného roztoku kyseliny dusičné obsahuje 15,2 kg kyseliny dusičné HNO3 a hustota je 1108,8 kg.m-3. Vypočtěte hmotnostní, molové, hmotnostně objemové a molově objemové složení roztoku kyseliny (tj. koncentrace složek). Molové hmotnosti: MH2O = 18,02 kg.kmol-1, MHNO3 = 63,02 kg.kmol-1 Výsledek: cmHNO3 = 19 %, cmH2O = 81 %, cnHNO3 = 6,29 % , cnH2O = 93,71 %, cmvHNO3 = 210,672 kg/m3, cmvH2O = 898,129 kg/m3, cnvHNO3 = 3,343 kmol/m3, cnvH2O = 49,841 kmol/m3

1/13

Při určování tvrdosti vody se používá 1M roztok NaOH (pozn. 1M NaOH ≅ cnvNaOH = 1mol.l1 ). Kolik gramů NaOH je potřeba k přípravě 0,25 l 1M roztoku NaOH. MNaOH = 40 kg.kmol-1. Výsledek: mNaOH = 10 g

1/14 Analytická kontrola roztoku kyseliny dusičné ukázala, že její koncentrace je 60% hmot, zbytek voda. Hustota činila 1366,7 kg.m-3. Vypočtěte molové, molově objemové a hmotnostně objemové složení roztoku kyseliny (tj. koncentrace složek). Molové hmotnosti: MH2O = 18,02 kg.kmol-1, MHNO3 = 63,02 kg.kmol-1 Výsledek: cnHNO3 = 0,3 ; cnH2O = 0,7 ; cnvHNO3 = 13,01 kmol/m3; cnvH2O = 30,34 kmol/m3 ; cmvHNO3 = 820,02 kg/m3 ; cmvH2O = 546,68 kg/m3

1/15 Bylo zjištěno, že 500 kg vodného roztoku hydroxidu sodného NaOH obsahuje 0,625 kmol NaOH a hustota roztoku je 1053,8 kg/m3. Jaké je hmotnostní, molové, molově objemové a hmotnostně objemové složení roztoku (tj. koncentrace složek) Molové hmotnosti: MH2O = 18,02 kg.kmol-1, MNaOH = 40 kg.kmol-1 Výsledek: cmNaOH = 0,05 ; cmH2O = 0,95 ; cnNaOH = 0,0232 ; cnH2O = 0,9768 ; cnvNaOH = 1,317 kmol/m3 ; cnvH2O = 55,552 kmol/m3 ; cmvNaOH = 52,687 kg/m3 ; cmvH2O = 1001,054 kg/m3 _________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 1 – Koncentrace.

4


1/16 Měřením bylo zjištěno, že koncentrace kyseliny sírové H2SO4 je 20 % hm. a hustota roztoku je 1139,4 kg/m3. Vypočtěte molové, molově objemové a hmotnostně objemové složení roztoku (koncentrace složek roztoku). Molové hmotnosti: MH2SO4 = 98,1 kg/kmol, MH2O = 18,02 kg/kmol Výsledek: cnH2SO4 = 4,39 %, cnH2O = 95,61 %, cnvH2SO4 = 2,323 kmol/m3, cnvH2O = 50,584 kmol/m3

1/17 Analýzou 0,9534 g neznámé červenohnědé sloučeniny bylo zjištěno, že obsahuje 0,8644 g Pb a 0,0890 g O. Určete: a. hmotnostní zlomky obou prvků ve sloučenině b. empirický vzorec sloučeniny (PbxOy) Molové hmotnosti: MPb = 207,2 g.mol-1, MO = 16 g.mol-1 Výsledek: cmPb = 0,9066 ; cmO = 0,0944 ; Pb3O4

Radek Šulc@2006


5

Chemie - cvičení 1- příklady

Recommend Documents