SBÍRKA PŘÍKLADŮ Z CHEMIE PRO OBOR TECHNICKÉ LYCEUM
Milan ZIMPL
2006
Obsah Obsah ........................................................................................................................... 2 Úvod............................................................................................................................. 3 1. Základní výpočty. .................................................................................................... 4 1.1 Hmotnost atomů a molekul................................................................................ 4 1.2 Látkové množství, molární hmotnost. ............................................................... 5 1.3 Výpočet obsahu prvků ve sloučenině – hmotnostní zlomek, hmotnostní procento. .................................................................................................................. 7 1.3.1 Výpočet hmotnosti prvku ve sloučenině, ve směsi..................................... 8 1.4 Výpočty empirického a molekulového vzorce. ............................................... 10 2. Složení roztoku. ..................................................................................................... 13 2.1 Hmotnostní zlomek, hmotnostní procento....................................................... 13 2.2 Objemový zlomek, objemové procento. .......................................................... 15 2.3 Molární zlomek, molární procento. ................................................................. 17 2.4 Molární (látková) koncentrace......................................................................... 19 3. Ředění a směšování roztoků. ................................................................................. 24 3.1 Křížové pravidlo. ............................................................................................. 24 3.2 Zřeďovací (směšovací) rovnice. ...................................................................... 27 3.3 Ředění roztoků zadaných molárními koncentracemi....................................... 30 3.4 Příprava roztoků určité koncentrace ze zásobních roztoků zadaných hmotnostním zlomkem. ......................................................................................... 31 4. Výpočty z chemických rovnic. .............................................................................. 34 4.1 Výpočty hmotností a objemů........................................................................... 34 4.2 Výpočty objemů plynů vystupujících v reakcích. .......................................... 38 Příloha........................................................................................................................ 41 Tabulka 1 - Molární hmotnosti látek (zaokrouhleno)............................................ 41 Použitá literatura ........................................................................................................ 42
2
Úvod Předmět chemie je pro žáky oboru technické lyceum střední průmyslové školy stavební poměrně náročný. Vyučuje se po dobu tří let studia s dotací dvou hodin teorie ročně. K těmto hodinám náleží ještě jedna hodina cvičení v prvním ročníku. Snad nejproblematičtějších částí kurzu chemie jsou kapitoly zaměřené na chemické výpočty. Specializované učebnice chemie pro technická lycea zatím nejsou dostupné a studovat problematiku výpočtů pouze ze sešitu není dostačující. Studium z rozsáhlejší, zpravidla pro gymnázia určené, literatury většina žáků odmítá. Většina žáků se však živě zajímá o počítače. Ve své praxi jsem se zatím nesetkal se sbírkou, která by prezentovala chemické výpočty jako CD-ROM. Těchto několik důvodů mě přivedlo na myšlenku vytvořit tuto sbírku chemických příkladů, která by měla svým rozsahem pokrýt všechny typy probíraných úloh. V rámci rozšiřujícího studia informatiky jsem se začal zajímat o tvorbu www stránek. Jako svůj první úkol jsem se rozhodl vytvořit sbírku příkladů z chemie v podobě www prezentace na CD ROM. Sbírka obsahuje čtyři kapitoly. První kapitola je zaměřena na základní typy výpočtů a je do jisté míry opakováním ze základní školy. Druhá část je zaměřena na problematiku vyjadřování složení roztoku pomocí různých veličin (hmotnostní, objemový, molární zlomek, molární koncentrace). Třetí kapitola se zabývá ředěním roztoků. V poslední části sbírky je řešena problematika jednoduchých výpočtů z chemických rovnic. Součástí každé kapitoly je stručná teorie, soubor řešených příkladů a úlohy, které mají žáci vyřešit sami s výsledky.
3
1. Základní výpočty. 1.1 Hmotnost atomů a molekul. Kdybychom při výpočtech v chemii počítali se skutečnými hmotnostmi atomů nebo molekul, byly by tyto výpočty velmi komplikované vzhledem k malým hmotnostem atomů prvků (např. skutečná hmotnost atomu vodíku je 1,673.10-27 kg). Proto byla zavedena atomová hmotnostní jednotka u, kterou definujeme jako jednu dvanáctinu hmotnosti atomu uhlíku 126C .
u = mu =
( )
1 12 m 6 C =& 1,6605.10 −27 kg 12
Porovnáním hmotností jednotlivých nuklidů mX s hmotností u získáme relativní atomové hmotnosti Ar. Atomová relativní hmotnost je bezrozměrnou veličinou a je součástí všech chemických tabulek.
Ar ( X ) =
mX u
Relativní molekulová hmotnost Mr je dána součtem atomových relativních hmotností všech prvků vázaných v molekule. Je opět bezrozměrnou veličinou.
Příklad 1 Určete relativní molekulovou hmotnost kyseliny sírové.
Řešení:
V tabulce 1 nalezneme: Ar ( H ) = 1 ; Ar ( S ) = 32 ; Ar ( O ) = 16 Vypočteme: M r ( H 2 SO4 ) = 2. Ar ( H ) + Ar ( S ) + 4. Ar ( O ) = 2.1 + 32 + 4.16 = 98
Relativní molekulová hmotnost kyseliny sírové je 98.
4
Příklady k samostatnému procvičení: a) Určete relativní molekulovou hmotnost modré skalice (CuSO4.5H2O). [250] b) Určete relativní molekulovou hmotnost kyseliny fosforečné. [98] c) Určete relativní molekulovou hmotnost benzenu (C6H6). [78]
1.2 Látkové množství, molární hmotnost. Množství dvou nebo více látek lze porovnávat na základě základní jednotky soustavy SI – látkové množství – n. Základní jednotkou je 1 mol.
Definice: Látkové množství 1 mol obsahuje tolik elementárních jedinců, jako je atomů v 0,012 kg uhlíku 126C . Počet částic v 1 molu udává Avogadrova konstanta NA = 6,023.1023 mol-1. Látkové množství lze tedy vypočítat z počtu částic souboru N a Avogadrovy konstanty:
nA =
N NA
Molární hmotnost látky A, MA udává hmotnost jednoho molu částic A.
MA =
mA nA
Základní jednotkou molární hmotnosti je kg.mol-1. V praxi se mnohem častěji setkáváme s násobnou jednotkou g.mol-1. Má to dva dobré důvody. Jednak v laboratoři obvykle kilogramová množství nevážíme a především molární hmotnost vyjádřená v g.mol-1 je číselně rovna relativní molekulové (atomové) hmotnosti.
5
Příklad 1 Vypočítejte látkové množství 110 gramů CO2.
Řešení:
V tabulce 1 nalezneme, nebo vypočteme molární hmotnost CO2: M CO2 = 44 g .mol −1 Látkové množství pak vypočteme z hmotnosti a molární hmotnosti:
nCO2 =
mCO2 M CO2
=
110 = 2,5 mol 44
110 CO2 představuje látkové množství 2,5 mol.
Příklad 2 Vypočítejte počet částic obsažených v 15 gramech vody.
Řešení:
Z úvodu kapitoly vyplývá, že počet částic souboru lze vypočítat z látkového množství a Avogadrovy konstanty. Látkové množství vody lze vypočítat z její hmotnosti a molární hmotnosti (tab. 1 ⇒ M = 18 g .mol −1 ). Tedy platí:
N = n.N A =
m 15 .N A = 6.023.10 23 = 5,019.10 23 M 18
15 gramů vody obsahuje 5,019.1023 částic.
Příklady k samostatnému procvičení: a) Jaké látkové množství představuje 117 g NaCl? [2 mol] b) Jaké látkové množství představuje 40 mg Na0H? [0.001 mol] c) Určete počet částic obsažených v 1 kg NaOH. [1,5.1025 molekul NaOH]
6
d) Jaké látkové množství představuje 3,011.1022 molekul glukosy? [0,05 mol]
1.3 Výpočet obsahu prvků ve sloučenině – hmotnostní zlomek, hmotnostní procento. Hmotnostní zlomek látky A, wA v určité sloučenině je dán podílem hmotnosti této látky a hmotnosti celé sloučeniny. Skutečnost vystihuje vztah:
wA =
x.M A , MS
kde x je počet atomů A v molekule a MA; MS jsou molární hmotnosti atomu A a sloučeniny S. Častěji se udávají hmotnostní procenta w%. Pak platí:
w% = wA .100 % =
x.M A .100 % MS
Příklad 1 Kolik procent kyslíku je obsaženo v kyselině sírové?
Řešení:
Využijeme vztah w% = hmotnosti
x.M A .100 % . V tabulce 1 vyhledáme molární MS
M O = 16 g .mol −1 ;
M H 2 SO4 = 98 g .mol −1 .
kyseliny sírové jsou celkem 4 atomy kyslíku, proto x = 4 :
w% =
x.M O 4.16 .100 % = .100 % = 65,3 % M H 2 SO4 98
Kyselina sírová obsahuje 65,3 % kyslíku.
7
V molekule
Příklad k samostatnému procvičení: a) Vypočítejte % obsah železa v jeho rudách. Seřaďte tyto rudy sestupně podle rostoucího obsahu železa: hematit (Fe2O3); siderit (FeCO3); pyrit (FeS2); magnetit (Fe3O4). [magnetit – hematit – siderit – pyrit]
1.3.1 Výpočet hmotnosti prvku ve sloučenině, ve směsi. Tento typ příkladů logicky navazuje na předchozí kapitolu. Nejvhodnějším výpočtem ve většině případů je úvaha vyjádřená přímou úměrností. Vše si ukážeme na následujících příkladech.
Příklad 1 Kolik gramů mědi je obsaženo v 50 gramech modré skalice (CuSO4.5H2O)?
Řešení:
Vyhledáme příslušné molární hmotnosti (tab. 1)
M Cu = 64 g.mol −1 ; M CuSO4 .5 H 2O = 250 g .mol −1
a sestavíme a vyřešíme následující trojčlenku:
250 g CuSO4.5H2O ……………………64 g Cu 50 g CuSO4.5H2O …………………… x g Cu
x=
50.64 = 12,8 g 250
V 50 gramech modré skalice je obsaženo 12,8gramů mědi.
8
Příklad 2 Kolik tun železa lze získat z 15 tun Fe2O3, který obsahuje 10 % hlušiny.
Řešení:
Nejprve vypočteme obsah čistého Fe2O3. 10 % nečistot znamená (100 – 10) % = 90 % čistého Fe2O3.
15 t …………………………100 % x t ………………………… 90 %
x=
15.90 = 13,5 t čistého Fe2O3 100
V tab. 1 nalezneme molární hmotnosti:
M Fe = 55,85 g.mol −1 ; M Fe2O3 = 159,7 g .mol −1
Hmotnost železa zjistíme z následující úvahy:
159,7 t Fe2O3 ………………...2.55,85 t Fe 13,5 t Fe2O3 ………………............ y t Fe y=
2.55,85.13,5 = 9,44 t 159,7
V 15 tunách rudy je obsaženo 9,44 tun čistého železa.
Příklady k samostatnému procvičení: a) Kolik gramů sodíku je obsaženo v 30 gramech sody (Na2CO3.10H2O)? [4,8 g]
b) Ruda obsahuje 80 % ZnS. Kolik kg zinku lze získat z jedné tuny rudy? [536,8 kg]
c) Kolik % bezvodé CuSO4 je obsaženo v modré skalici (CuSO4.5H2O)? [64 %]
9
d) Kolik procent síry je obsaženo v 96 %-ní kyselině sírové? [31,3 %]
1.4 Výpočty empirického a molekulového vzorce. Součástí chemické analýzy je také elementární analýza, při které zjišťujeme relativní zastoupení prvků ve sloučenině a na základě něj pak určíme empirický vzorec sloučeniny. Podaří-li se nám zjistit molární hmotnost zkoumané látky, můžeme stanovit vzorec molekulový. Mějme sloučeninu o empirickém vzorci Ax B y C z . Koeficienty x, y, z můžeme vyjádřit:
x: y:z =
wA wB wC : : M A MB MC
Při výpočtu celočíselných koeficientů do vzorce upravíme poměr x : y : z zpravidla vydělením nejmenším číslem poměru a vhodným zaokrouhlením. Získaná
čísla určují počet atomů v molekule.
Příklad 1 Analýzou bylo zjištěno, že sloučenina obsahuje 2,7 % vodíku, 54,1 % vápníku a 43,2 % kyslíku. Určete její vzorec.
Řešení:
V tabulce 1 vyhledáme příslušné molární hmotnosti: M H = 1 g .mol −1 ; M Ca = 40 g .mol −1 ; M O = 16 g .mol −1
Dosadíme do vzorce H : Ca : O =
10
wH wCa wO : : M H M Ca M O
H : Ca : O =
2,7 54,1 43,2 : : = 2,7 : 1,35 : 2,7 1 40 16
Rovnost vydělíme nejmenším číslem – 1,35 a dostaneme poměrné zastoupení prvků v pořadí H : Ca : O = 2 : 1 : 2 .
Vzorec sloučeniny je Ca(OH)2.
Příklad 2 Elementární analýzou bylo zjištěno, že sloučenina obsahuje 85,8 % uhlíku a 14,2 % vodíku. Stanovená molární hmotnost je 84 g.mol-1. Určete molekulový vzorec sloučeniny.
Řešení:
Nejprve určíme empirický vzorec. V tab. 1 nalezneme molární hmotnosti M C = 12 g .mol −1 ; M H = 1 g .mol −1
C:H =
85,8 14,2 = 7,1 : 14,2 = 1 : 2 : 12 1
Empirický vzorec sloučeniny je CH 2 , molární hmotnost segmentu
CH 2 je 14 g.mol-1. Nyní zjistíme, kolikrát se „vejde“ tato molární hmotnost do zjištěné molární hmotnosti 84 g.mol-1.
MS 84 = =6 M CH 2 14 Molekulový vzorec sloučeniny je (CH 2 )6 , neboli C6 H 12 .
Analyzovaná sloučenina má molekulový vzorec C6 H 12 .
11
Příklady k samostatnému procvičení: a) Analýzou sloučeniny bylo zjištěno 47,9 % kyslíku, 12,0 % uhlíku a 40,1% vápníku. Určete vzorec sloučeniny. [CaCO3] b) Analýzou uhlovodíku bylo zjištěno 7,7 % vodíku a 92,3 % uhlíku. Jeho molární hmotnost je 78,0 g.mol-1. Určete molekulový vzorec sloučeniny. [C6H6] c) Analýzou uhlovodíku bylo zjištěno 20 % vodíku a 80 % uhlíku. Jeho molární hmotnost je 30,0 g.mol-1. Určete molekulový vzorec sloučeniny. [C6H6] d) Analýzou sloučeniny bylo zjištěno 32,5 % kyslíku, 27,9 % manganu a 39,6 % draslíku. Určete vzorec sloučeniny. [K2MnO4]
12
2. Složení roztoku. 2.1 Hmotnostní zlomek, hmotnostní procento. Hmotnostní zlomek w vyjadřuje poměr hmotnosti rozpuštěné látky a hmotnosti celého roztoku
wA =
mA . mS
Hmotnostní zlomek je bezrozměrnou veličinou.
Častěji se udávají hmotnostní procenta w%. Ta udávají počet hmotnostních dílů, která udávají počet hmotnostních dílů rozpuštěné látky na 100 hmotnostních dílů roztoku.
w A% = w A .100% =
mA .100% mS
Příklad 1 Ve 200 g vody bylo rozpuštěno 50 g NaOH. Vypočtěte hmotnostní zlomek NaOH v připraveném roztoku.
Řešení:
wNaOH =
m NaOH 50 = = 0,20 m NaOH + m H 2O 50 + 200
w% = wNaOH .100% = 0,20.100% = 20 %
Hmotnostní zlomek NaOH v připraveném roztoku je 0,20 ≈ 20 %.
Příklad 2 Kolik gramů NaCl a vody je potřeba na přípravu 300 g 5 %-ního roztoku NaCl?
Řešení a):
wNaCl =
m NaCl mS
13
m NaCl = wNaCl .m S = 0,05.300 = 15 g m H 2O = m S − m NaCl = 300 − 15 = 285 g
Řešení b):
100 g 5 %-ního roztoku obsahuje …………5 g NaCl 300 g 5 %-ního roztoku obsahuje …………x g NaCl x = 15 g NaCl
m H 2O = m S − x = 300 − 15 = 285 g H2O
Na přípravu 300 gramů 5 %-ního roztoku NaCl je potřeba 15 g NaCl a 285 g vody.
Příklad 3 Kolik gramů modré skalice (CuSO4.5H2O) je potřeba na přípravu 200 g 10 %-ního roztoku CuSO4?
Řešení:
V tabulce 1 nalezneme molekulové hmotnosti: M CuSO4 .5 H 2O = 250 g .mol −1 M CuSO4 = 160 g.mol −1
Nejdříve vypočítáme hmotnost bezvodého CuSO4, který je obsažen v roztoku: wCuSO4 =
mCuSO4 mS
mCuSO4 = wCuSO4 .m S = 0,1.200 = 20 g
Nyní provedeme přepočet hmotnosti bezvodého síranu měďnatého na hmotnost hydrátu: 160 g CuSO4 ……………….250 g CuSO4.5H2O 20 g CuSO4 ………………. x g CuSO4.5H2O x = 31,25 g CuSO4.5H2O
14
Na přípravu 200 g 10 %-ního roztoku CuSO4 je potřeba 31,25 g modré skalice (CuSO4.5H2O).
Příklady k samostatnému procvičení: a) 320 g roztoku obsahuje 80 gramů KCl. Kolikaprocentní je to roztok? [25 %]
b) Jaký je hmotnostní zlomek NaCl, rozpustíme-li 7 g NaCl v 50 gramech vody? [0,123]
c) Kolik gramů Na2SO4.10H2O je potřeba na přípravu 500 gramů 8 %-ního roztoku Na2SO4? [90,7 g]
d) Kolik gramů HCl je obsaženo v 1 litru 7 %-ního roztoku HCl ? Hustota tohoto roztoku je 1,035 g.cm-3. [72,45 g]
2.2 Objemový zlomek, objemové procento. Objemový zlomek ϕ vyjadřuje poměr objemu rozpuštěné látky a objemu celého roztoku.
ϕA =
VA . VS
Objemový zlomek je bezrozměrnou veličinou.
Často se udávají objemová procenta ϕ%.
ϕ % = ϕ A .100 % =
VA .100 % VS
Objem roztoku se mění s teplotou a proto i objemový zlomek je veličinou závislou na teplotě (na rozdíl od hmotnostního zlomku).
15
Poměrně často je třeba přepočítat objemový zlomek na zlomek hmotnostní a naopak. K výpočtu je třeba znát hustotu roztoku a příslušné komponenty. Pak lze provést následující jednoduché odvození:
mA
ϕA =
ρ m .ρ ρ VA = A = A S = wA . S . mS VS m S .ρ A ρA ρS
Příklad 1 150 ml roztoku obsahuje 82 ml absolutního (100 %-ního) ethanolu. Vyjádřete složení roztoku v objemových procentech.
Řešení:
ϕ ethanol =
Vethanol 82 = = 0,546 VS 150
ϕ % = ϕ ethanol .100 % = 0,546.100 % = 54,6 %
Roztok obsahuje 54,6 objemových procent alkoholu.
Příklad 2 Na etiketě komerčně prodávané lihoviny je uvedeno, že obsahuje 40 objemových procent alkoholu. Vyjádřete obsah alkoholu hmotnostním procentem. Hustota lihoviny je ρ40 = 0,948 g.cm-3; hustota absolutního ethanolu ρ100 = 0,789 g.cm-3.
Řešení:
Využijeme vztahu odvozeného v úvodu této kapitoly (Pozor na správné dosazení hustot!):
ϕ A = wA .
ρS ρA
wA = ϕ A .
ρA 0,789 = 0,40. = 0,333 ρS 0,948
w% = w A .100 % = 0,333.100 % = 33,3 %
Lihovina obsahuje 33,3 hmotnostních procent alkoholu.
16
Příklady k samostatnému procvičení: a) Roztok o objemu 5 litrů obsahuje 400 ml absolutního alkoholu. Vyjádřete obsah alkoholu objemovým zlomkem. [0,08] b) Směs plynu obsahuje 5 m3 oxidu uhelnatého, 10 m3 vodíku a 2,5 m3 oxidu uhličitého. Vyjádřete obsah jednotlivých složek objemovými procenty. [28,6 % CO; 57,1 % H2; 14,3 % CO2] c) Na obalu piva je uveden obsah alkoholu 5,0 objemových procent. Vyjádřete obsah alkoholu hmotnostním procentem. Hustota piva je ρ5 = 0,991 g.cm-3; hustota absolutního ethanolu ρ100 = 0,789 g.cm-3. [4,0 %]
2.3 Molární zlomek, molární procento. Molární zlomek xA určité složky A ve směsi definujeme jako podíl látkového množství složky A a celkového látkového množství všech složek směsi:
xA =
nA nS
Molární zlomek je bezrozměrnou veličinou. Součet molárních zlomků všech složek směsi je roven 1. Molární procenta udávají látkové množství dané složky na 100 molů směsi: x% = x A .100 %
17
Příklad 1 Vypočítejte molární zlomky a molární procenta jednotlivých složek ve směsi, která obsahuje 16 gramů methanolu (CH3OH) a 81 gramů vody.
Řešení:
V tabulce 1 nalezneme molární hmotnosti methanolu a vody:
M methanol = 32 g.mol −1
M voda = 18 g.mol −1
Určíme látková množství jednotlivých složek Methanol:
n=
m 16 = = 0,5 mol M 32
Voda:
n=
81 = 4,5 mol 18
Směs obsahuje látková množství 0,5 mol methanolu a 4,5 mol vody. x methanol =
n methanol 0,5 = = 0,1 n methanol + nvoda 0,5 + 4,5
x methanol % = x methanol .100 % = 0,1.100 % = 10 molárních % methanolu xvoda =
nvoda 4,5 = = 0,9 n methanol + nvoda 0,5 + 4,5
xvoda % = xvoda .100 % = 0,9.100 % = 90 molárních % vody
Studovaná směs obsahuje 10 molárních procent methanolu a 90 molárních procent vody.
Příklady k samostatnému procvičení: a) Vypočítejte molární zlomek NaOH v roztoku, který obsahuje 10 g NaOH ve 100 g vodného roztoku. [0,047]
b) 750 g vodného roztoku kyseliny sírové obsahuje 7,5 mol H2SO4. Vypočítejte molární procento H2SO4 v roztoku. [90 molárních %]
18
2.4 Molární (látková) koncentrace. Molární koncentrace cA udává látkové množství rozpuštěné látky A v jednotkovém objemu roztoku. Je definována vztahem:
cA =
nA VS
Základní jednotkou molární koncentrace je mol.m-3, v praxi se většinou užívá
mol.dm-3, neboli mol.l-1. Pro vyjádření molární koncentrace se někdy používá symbol M a nazývá se
molaritou. (tedy např. tvrzení „roztok molární koncentrace c = 0,1 mol.dm-3 “; „0,1 molární roztok“ a „0,1M-roztok“ znamenají totéž).
Jen málo příkladů umožňuje přímé použití definičního vztahu. Látkové množství látky A zjistíme obvykle z navážky pevné látky mA a její molární hmotnosti výpočtem: nA =
mA MA
Po dosazení do definičního vzorce obdržíme vztah:
cA =
mA M A .VS
Častým úkolem bývá přepočet hmotnostního zlomku či hmotnostního procenta na molární koncentraci a naopak. Převod lze jednoduše odvodit. Vyjdeme z předchozího vztahu: cA =
mA M A .VS
Objem roztoku vyjádříme pomocí hustoty a hmotnosti:
19
VS =
mS
ρS
Takto vypočítaný objem je ovšem v cm3, výpočet koncentrace je vztažen na jeden litr, proto musíme objem vyjádřit v litrech:
VS =
mS ρ S .1000
po dosazení: cA =
Podíl
m .ρ .1000 mA = A S . mS m S .M A M A. ρ S .1000
mA představuje hmotnostní zlomek wA látky v roztoku a tudíž: mS cA =
w A .ρ S .1000 . MA
Chceme-li do výpočtu použít přímo hmotnostní procenta w% , pak cA =
w% .ρ S .10 . MA
Příklad 1 Kolik gramů NaOH je potřeba na přípravu 4 litrů roztoku o koncentraci 0,1 mol.l-1?
Řešení:
V tabulce 1 nalezneme molární hmotnost M NaOH = 40 g.mol −1 Využijeme vztahu c NaOH =
m NaOH M NaOH .VS
Odtud: m NaOH = c NaOH .M NaOH .VS = 0,1.40.4 = 16,0 g
Na přípravu 4 litrů 0,1 M-NaOH je třeba navážit 16,0 g NaOH.
20
Příklad 2 Jaký maximální objem roztoku o koncentraci 0,25 mol.l-1 lze připravit ze 117,0 g chloridu sodného?
Řešení:
V tabulce 1 nalezneme molární hmotnost M NaCl = 58,5 g.mol −1 m NaCl M NaCl .VS
Využijeme vztahu c NaCl = Odtud: VS =
m NaCl 117 = = 8,0 l M NaCl .c NaCl 58,5.0,25
Ze 117 g chloridu sodného lze připravit nejvýše 8,0 litrů 0,25 M roztoku.
Příklad 3 Jaká je molární koncentrace roztoku, který vznikl rozpuštěním 20,0 g hydroxidu sodného ve 125 ml vody?
Řešení:
V tabulce … nalezneme molární hmotnost M NaOH = 40 g.mol −1 c NaOH =
m NaOH 20,0 = = 4,0 mol.l −1 M NaOH .VS 40.0,125
Koncentrace zadaného roztoku je 4,0 mol.l-1.
Příklad 4 Kolik gramů modré skalice (CuSO4.5H2O) je potřeba na přípravu 0,5 litru roztoku CuSO4 o koncentraci 0,2 mol.l-1?
Řešení a):
V tabulce 1 nalezneme molární hmotnosti M CuSO4 = 160 g .mol −1 a M CuSO4 .5 H 2O = 250 g .mol −1 Využijeme vztahu cCuSO4 =
mCuSO4 M CuSO4 .VS
21
Odtud: mCuSO4 = cCuSO4 .M CuSO4 .VS = 0,2.160.0,5 = 16,0 g Provedeme přepočet na CuSO4.5H2O 160 g CuSO4 ……………….250 g CuSO4.5H2O 16 g CuSO4 ………………. x g CuSO4.5H2O x = 25,0 g CuSO4.5H2O
Řešení b):
Uvědomme si skutečnost, že 1 mol CuSO4 odpovídá 1 molu modré skalice, pal lze dosadit přímo:
mCuSO4 .5 H 2O = cCuSO4 .M CuSO4 .5 H 2O .VS = 0,2.250.0,5 = 25,0 g
Na přípravu 0,5 litru 0,2 M roztoku CuSO4 je potřeba 25 g modré skalice. Příklad 5 Jaká je molární koncentrace roztoku, který obsahuje 20 hmotnostních procent HNO3? Hustota příslušného roztoku je ρ20 = 1,115 g.cm-3.
Řešení:
V tabulce 1 nalezneme molární hmotnost M HNO3 = 63,0 g .mol −1 Využijeme vztahu odvozeného v úvodu této kapitoly: c HNO3 =
w% .ρ 20 .10 20.1,115.10 = = 3,54 mol.l −1 M HNO3 63
Molární koncentrace 20% roztoku HNO3 je 3,54 mol.l-1. Příklady k samostatnému procvičení: a) Určete molární koncentraci roztoku, který vznikl rozpuštěním 14 g KOH v 500 ml vody. [0,5 mol.l-1]
b) Kolik gramů KCl je potřeba na přípravu 100 ml roztoku o koncentraci 0,1 mol.l-1? [0,76 g]
22
c) Určete navážku sody (Na2CO3.10H2O), která je potřeba na přípravu 250 ml 0,05 M roztoku Na2CO3. [3,58 g]
d) Jaký maximální objem 0,1 M-NaOH lze připravit rozpuštěním 100 g NaOH? [25 litrů]
e) Vodný roztok obsahuje 40 hmotnostních procent HCl. Určete koncentraci HCl v tomto roztoku. ρ40 = 1,198 g.cm-3. [13,14 mol.l-1]
f) Kolik gramů Na2S2O3.5H2O potřebujeme na přípravu 0,5 l roztoku o koncentraci c = 0,2 mol.l-1? [24,8 g] g) Jaká je látková koncentrace 50 % ní kyseliny sírové? ρ50 = 1.395 g.cm-3 [7,11 mol.l-1] h) Jaká je látková koncentrace 1 % ní kyseliny chloristé? ρ1 = 1.005 g.cm-3 [0,10 mol.l-1]
23
3. Ředění a směšování roztoků. V laboratořích velmi často stojíme před úkolem připravit roztok určité koncentrace ze zásobního roztoku jiné koncentrace. Nejčastěji provádíme ředění přídavkem čistého rozpouštědla. Další možností je příprava roztoku smísením roztoků různých koncentrací.
3.1 Křížové pravidlo. Při ředění roztoků velmi často užíváme schématu – křížového pravidla:
w1
w3 – w2
Počet hmotnostních dílů roztoku 1
w1 – w3
Počet hmotnostních dílů roztoku 2
w1 – w2
Počet hmotnostních dílů roztoku celkem
w3
w2
V tomto schématu w1 představuje hmotnostní zlomek koncentrovanějšího zásobního roztoku (v případě přídavku čisté látky je roven 1, resp. 100 %), w2 je hmotnostní zlomek zředěnějšího roztoku (v případě užití čistého rozpouštědla je roven nule) a w3 vyjadřuje hmotnostní zlomek připravovaného roztoku. Typické použití křížového pravidla si ukážeme na následujících příkladech:
Příklad 1 Jaký objem 35% -ní kyseliny chlorovodíkové a vody je potřeba na přípravu 500 ml 10% -ního roztoku? Ředění provádějte destilovanou vodou. ρ35 = 1,175 g.cm-3; ρ10 = 1,025 g.cm-3, ρvoda = 1,000 g.cm-3
24
Sestavíme schéma křížového pravidla a provedeme příslušné výpočty:
Řešení:
35% HCl 35
10% HCl
H2O
10 – 0
10 hmotnostních dílů 35% HCl
35 – 10
25 hmotnostních dílů vody
35 – 0
35 hmotnostních dílů roztoku celkem
10
0
Křížové pravidlo pracuje s hmotnostmi, musíme proto vyjádřit celkový objem připravovaného roztoku pomocí jeho hmotnosti. Využijeme hustoty: mcelk = ρ10 .Vcelk = 1,025.500 = 512,5 g
Nyní použijeme křížové pravidlo k sestavení následující úměry:
35 dílů roztoku celkem
512,5 g
10 dílů 35% HCl
x=
xg
512,5.10 = 146,4 g 35
Tímto výpočtem jsme obdrželi hmotnost 35 % -ní HCl. Příklad se ptá na objem této látky a proto, opět pomocí hustoty, provedeme přepočet.
V35 =
x
ρ 35
=
146,4 = 124,6 ml 1,175
Nyní zbývá dopočítat objem vody. Její hmotnost je dána rozdílem: mvoda = mcelk − x = 512,5 − 146,4 = 366,1 g
25
Objem vody pak získáme pomocí hustoty:
Vvoda =
mvoda
ρ voda
=
366,1 = 366,1ml 1,000
Na přípravu 500 ml 10 % HCl je potřeba 124,6 ml 35 % -ního roztoku HCl a 366,1 ml vody.
Příklad 2 Jaký objem 50% -ního a 10 % -ního roztoku KOH je potřeba smísit na přípravu 250 ml 25% -ního roztoku? ρ50 = 1,510 g.cm-3; ρ10 = 1,090 g.cm-3, ρ25 = 1,235 g.cm-3
Řešení:
50% KOH
Sestavíme schéma křížového pravidla a provedeme příslušné výpočty:
50
25% KOH
10% KOH
25 – 10
15 hmotnostních dílů 50% KOH
50 – 25
25 hmotnostních dílů 10% KOH
50 – 10
40 hmotnostních dílů roztoku celkem
25
10
Celkový objem připravovaného roztoku vyjádříme pomocí jeho hmotnosti. Využijeme hustoty: mcelk = ρ 25 .Vcelk = 1,235.250 = 308,75 g
Nyní použijeme křížové pravidlo k sestavení následující úměry:
40 dílů roztoku celkem
308,75 g
15 dílů 35% HCl
xg
26
x=
308,75.15 = 115,78 g 40
Tímto výpočtem jsme obdrželi hmotnost 50 % -ního KOH. Příklad se ptá na objem této látky a proto provedeme přepočet.
V50 =
x
ρ 50
=
115,78 = 76,67 ml 1,510
Nyní zbývá dopočítat objem 10 % -ho KOH. Jeho hmotnost je dána rozdílem: m10 = mcelk − x = 308,75 − 115,78 = 192,97 g
Objem vody pak získáme pomocí hustoty:
V10 =
m10
ρ10
=
192,97 = 177,04 ml 1,090
Na přípravu 250 ml 25 % -ho KOH je potřeba 76,67,6 ml 50 % -ního a 177,04 ml 10 % -ního roztoku KOH.
3.2 Zřeďovací (směšovací) rovnice. Další metodou, která se často používá ve výpočtech spojených s ředěním roztoků, vychází z tzv. zřeďovací rovnice. V případě mísení dvou různě koncentrovaných roztoků má tato rovnice tvar: m1 .w1 + m2 .w2 = (m1 + m2 ).w3 , resp. m1 .w1 + m2 .w2 = mcelk .w3
27
kde m1, m2 jsou hmotnosti výchozích roztoků, (m1 + m2) = mcelk je celková hmotnost roztoku, w1, w2 jsou hmotnostní zlomky výchozích roztoků a w3 je hmotnostní zlomek výsledného roztoku. Provádíme-li ředění zásobního roztoku vodou, pak w2 = 0 a rovnice se zjednoduší na tvar: m1 .w1 = (m1 + m2 ).w3 ,resp. m1 .w1 = mcelk .w3 ; přidáváme-li do roztoku čistou pevnou látku, pak w1 = 1 (resp. 100 %). Zřeďovací rovnici lze užít všude tam, kde se užívá křížové pravidlo. Ukážeme si to na následujících příkladech.
Příklad 1 Jaký objem 65 % -ní kyseliny chloristé je třeba na přípravu 300 ml jejího 20 % -ního roztoku? Ředění provádějte destilovanou vodou. ρ65= 1,606 g.cm-3 ρ20= 1,128 g.cm-3
Řešení:
V příkladu ředíme čistým rozpouštědlem, proto užijeme zřeďovací rovnici ve tvaru: m65 .w65 = mcelk .w20
hmotnosti v této rovnici vyjádříme pomocí hustoty a objemu. Rovnice přejde na tvar:
ρ 65 .V65 .w65 = ρ 20 .Vcelk .w20 .
Jedinou neznámou v této rovnici je hledaný objem V65:
V65 =
ρ 20 .Vcelk .w20 1,128.300.20 = = 64,83 ml ρ 65 .w65 1,606.65
Na přípravu 300 ml jejího 20 % -ního roztoku kyseliny chloristé je třeba 64,83 ml 65 % -ní kyseliny chloristé.
28
Příklad 2 Určete objem 94 %-ní kyseliny fosforečné, která je potřeba na přípravu 2500 ml jejího 25%-ního roztoku. K ředění použijte 5 %-ní kyselinu. ρ94 = 1,794 g.cm-3, ρ25 = 1,146 g.cm-3 , ρ5 = 1,025 g.cm-3
Řešení:
K výpočtu užijeme zřeďovací rovnici ve tvaru: m94 .w94 + m5 .w5 = mcelk .w25 , kde m5 = mcelk − m94
K vyjádření jednotlivých hmotností užijeme příslušné hustoty a objemy:
ρ 94 .V94 .w94 + ( ρ 25 .Vcelk − ρ 94 .V94 ).w5 = ρ 25 .Vcelk .w25
Jedinou neznámou je objem V94:
V94 =
ρ 25 .V25 .( w25 − w5 ) 1,146.2500.(25 − 5) = = 358,9 ml ρ 94 .( w94 − w5 ) 1,794.(94 − 5)
Na přípravu 2500 ml 25 %-ního roztoku kyseliny fosforečné je potřeba 358,9 ml jejího 94 %-ního roztoku.
Příklady k samostatnému procvičení (použijte křížového pravidla i zřeďovací rovnice; složení zásobních roztoků je vyjádřeno hmotnostními procenty):
a) Určete objem 96 %-ní kyseliny sírové, která je potřeba na přípravu 250 ml 10% roztoku? Ředění provádějte destilovanou vodou. ρ96 = 1,835 g.cm-3; ρ10 = 1,067 g.cm-3 [15,1 ml]
29
b) Určete objem 65 %-ní kyseliny dusičné, která je potřeba na přípravu 500 ml 5% roztoku? Ředění provádějte destilovanou vodou. ρ65 = 1,392 g.cm-3; ρ5 = 1,026 g.cm-3 [28,3 ml]
c) Jaký objem 96 %-ni kyseliny sírové, která je potřeba na přípravu 300 ml 25% roztoku? Ředění provádějte 10% kyselinou. ρ96 = 1,835 g.cm-3; ρ25 = 1,18 g.cm-3; ρ10 = 1,067 g/cm3 [33,6 ml]
d) Určete objem 65 %-ní kyseliny dusičné, která je potřeba na přípravu 500 ml 15% roztoku? Ředění provádějte 5% kyselinou. ρ65 = 1,392 g.cm-3; ρ15 = 1,084 g.cm-3; ρ5 = 1,026 g.cm-3 [64,9 ml]
3.3 Ředění roztoků zadaných molárními koncentracemi. Často potřebujeme také připravit zředěný roztok ze zásobního roztoku, jehož složení je zadáno molární koncentrací. V tomto případě je třeba mít na paměti jednoduché pravidlo: Látkové množství látky před zředěním (n1) a po zředění
(n2) musí být stejné. Tedy platí: n1 = n2
Tato látková množství vyjadřujeme pomocí molární koncentrace a objemu ve tvaru: c1 .V1 = c2 .V2
30
Příklad 1 Jaký objem hydroxidu sodného koncentrace 5 mol.dm-3 je potřebný na přípravu 350 ml 0,25M roztoku?
Řešení:
Využijeme vztahu z úvodu kapitoly c1 .V1 = c2 .V2
Jedinou neznámou je objem před ředěním V1. Pro ten platí:
V1 =
c2 .V2 0,25.350 = = 17,5 ml c1 5
Na přípravu 350 ml 0,25M roztoku hydroxidu sodného je potřeba 17,5ml 5M-NaOH.
Příklady k samostatnému procvičení:
a) Vypočtěte objem 0,5M kyseliny dusičné, která je potřeba na přípravu 100 ml 0,05M roztoku. [10 ml]
b) Jaký objem 0,1M-NaCl je potřeba na přípravu 750 ml 0,0025M roztoku? [18,75 ml]
3.4 Příprava roztoků určité koncentrace ze zásobních roztoků zadaných hmotnostním zlomkem. V těchto typech úloh kombinujeme dvě již známé dovednosti. Nejprve vyjádříme složení zásobního roztoku pomocí koncentrace – např.pomocí dříve odvozeného vztahu
31
cA =
w% .ρ S .10 MA
a pak provedeme ředění podle předchozí kapitoly. Hledaný objem zjistíme z rovnosti látkových množství před a po zředění – obdržíme jej ve tvaru:
V1 =
c2 .V2 . c1
Příklad 1 Vypočítejte objem 35 %-ní kyseliny chlorovodíkové, která je potřeba na přípravu 250 ml o koncentraci 0,5 mol.l-1. ρ35 = 1,175 g.cm-3; MHCl = 36,5 g.mol-1
Řešení:
Převedeme hmotnostní procenta zásobního roztoku na koncentraci:
c35 =
w% .ρ 35 .10 35.1,175.10 = = 11,27 mol.l −1 M HCl 36,5
Objem potřebné kyseliny zjistíme dosazením do v úvodu kapitoly odvozeného vztahu:
V35 =
c2 .V2 0,5.250 = = 11,1 ml c35 11,27
Na přípravu 250 ml O,5M-HCl je třeba 11,1 ml 35 %-ního roztoku.
Příklady k samostatnému procvičení: a) Vypočtěte objem 94 %-ní kyseliny fosforečné, který je potřebný na přípravu dvou litrů 0,15M roztoku. ρ94 = 1,974 g.cm-3 [15,8 ml]
32
b) Určete objem 90 %-ní kyseliny sírové, který je potřebný na přípravu 200 ml 0,05M roztoku. ρ98 = 1,815 g.cm-3 [0,6 ml]
c) Jaký objem 26 %-ního amoniaku je potřebný na přípravu 0,5 l roztoku o koncentraci 3,0 mol.l-1? ρ26 = 0,904 g.cm-3 [108,5 ml]
33
4. Výpočty z chemických rovnic. 4.1 Výpočty hmotností a objemů. Chemické rovnice vystihují průběh chemických reakcí. Správně vyčíslená chemická rovnice popisuje reakci nejen kvalitativně, ale také kvantitativně, protože určuje hmotnostní poměry látek, které do reakce vstupují a z reakce vystupují. Pro výpočty pak platí základní pravidla: •
Reakci vyjádříme vyčíslenou chemickou rovnicí.
•
Zapíšeme molární hmotnosti látek, které se reakce účastní.
•
Na základě těchto údajů příklad číselně vyřešíme.
Příklad 1 Vypočítejte hmotnost NaCl, kterou potřebujeme na přípravu 28,6 g AgCl srážením NaCl roztokem dusičnanu stříbrného.
Řešení a):
Zapíšeme a vyčíslíme chemickou reakci:
NaCl + AgNO3 → AgCl ↓ + NaNO3
V tabulce 1 vyhledáme molární hmotnosti potřebných látek:
M NaCl = 58,5 g.mol −1 ; M AgCl = 143,3 g .mol −1
Sestavíme následující trojčlenku a provedeme výpočet: 58,5 g NaCl …………………143,3 g AgCl x g NaCl ……………………...28,6 g AgCl x=
58,5.28,6 = 11,7 g 143,3
34
Řešení b):
Z vyčíslené rovnice vyplývá, že látková množství NaCl a AgCl jsou stejná. Pokud je vyjádříme pomocí hmotnosti a molární hmotnosti jednotlivých látek, obdržíme rovnost:
m AgCl m NaCl = M NaCl M AgCl Jedinou neznámou v rovnosti je hledaná hmotnost NaCl:
m NaCl =
m AgCl M AgCl
.M NaCl =
28,6 .58,5 = 11,7 g 143,3
Na přípravu 28,6 g AgCl je potřeba 11,7 g NaCl.
Příklad 2 Kolik gramů železa lze připravit redukcí 30 gramů oxidu železitého uhlíkem?
Řešení a):
Redukce probíhá podle rovnice:
Fe2 O3 + 3C → 2 Fe + 3CO
Potřebné molární hmotnosti jsou (tab. 1):
M Fe = 56 g.mol −1 ; M Fe2O3 = 160 g .mol −1
Sestavíme a vyřešíme následující trojčlenku: 160 g Fe2O3……………………2.56 g Fe 30 g Fe2O3……………………….x g Fe
x=
Řešení b):
2.56.30 = 21,0 g 160
Z vyčíslené rovnice vyplývá, že pro látková množství železa a oxidu železitého platí vztah:
nFe 2 = n Fe2O3 1
⇒
n Fe = 2.n Fe2O3
35
Pokud jej vyjádříme pomocí hmotností a molárních hmotností jednotlivých látek, obdržíme rovnost:
mFe2O3 mFe = 2. M Fe M Fe2O3
Jedinou neznámou v této rovnosti je hledaná hmotnost železa.
mFe = 2.
mFe2O3 M Fe2O3
.M Fe = 2.
30 .56 = 21,0 g 160
Redukcí 30 gramů oxidu železitého uhlíkem lze připravit 21,0 gramů železa.
Příklad 3 Jaký objem 35 %-ní kyseliny chlorovodíkové je potřeba na neutralizaci 50 gramů hydroxidu vápenatého? ρHCl = 1,175 g.cm-3
Řešení:
Příklad má dvě logické části. Nejprve musíme vypočítat hmotnost 100 % HCl (viz předchozí dva příklady) a tu pak přepočítat na objem 35 % -ního roztoku.
Napíšeme a vyčíslíme rovnici probíhajícího děje:
Ca (OH )2 + 2 HCl → CaCl 2 + 2 H 2 O
Vyhledáme potřebné molární hmotnosti (tab. 1):
M HCl = 36,5 g .mol −1 ; M Ca (OH )2 = 74,1 g .mol −1
Vypočteme hmotnost 100 %-ní HCl podle trojčlenky: 74,1 g Ca(OH)2 …………………….2.36,5 g 100 %-ní HCl 50,0 g Ca(OH)2 ………………………….x g 100 %-ní HCl x=
50,0.2.36,5 = 49,3 g 74,1
36
Přepočítáme tuto hmotnost na hmotnost 35 %-ní HCl (pozor – nepřímá úměrnost!)
↑ y=
49,3 g …………………………………100 % y g …………………………………..35 %
↓
49,3.100 = 140,9 g 35
Pomocí hustoty vyjádříme objem 35 %-HCl.
V=
y
ρ HCl
=
140,9 = 119,9 ml 1,175
K neutralizaci 50 gramů hydroxidu vápenatého je potřeba 119,9 ml 35 %-ní HCl.
Příklady k samostatnému procvičení: a) Kolik gramů oxidu chromitého vznikne termickým rozkladem 15 g (NH4)2Cr2O7? t → Cr2 O3 + N 2 + H 2 O Nevyčíslená rovnice rozkladu: ( NH 4 ) 2 Cr2 O7
[9,0 g]
b) Vypočítejte
hmotnost
zinku,
který
je
třeba
rozpustit
v kyselině
chlorovodíkové na přípravu 20 gramů ZnCl2. Nevyčíslená rovnice reakce: Zn + HCl → ZnCl 2 + H 2 [9,6 g]
c) Jaký objem 65 %-ní HNO3 je potřeba na přípravu 10 gramů Cu(NO3)2? ρ65 = 1,391 g.cm-3 Nevyčíslená rovnice reakce: Cu + HNO3 → Cu ( NO3 ) 2 + NO2 + H 2 O [14,9 ml]
37
d) Kolik gramů NaOH je potřeba na úplnou neutralizaci 100 ml 90 %-ní kyseliny sírové? ρ90 = 1,814 g.cm-3 Nevyčíslená rovnice reakce: NaOH + H 2 SO4 → Na 2 SO4 + H 2 O [133,3 g]
4.2 Výpočty objemů plynů vystupujících v reakcích. Pro jednoduchost výpočtů této kapitoly budeme řešit všechny příklady za standardních podmínek, i když některé reakce probíhají za těchto podmínek velmi obtížně. Za těchto podmínek platí tvrzení (Avogadrův zákon): Jeden mol
libovolného plynu zaujímá za standardních podmínek objem 22,41 litru. Veličina Vm = 22,41l.mol −1 se nazývá molární objem a platí:
Vm =
V n
Příklad 1 Jaký objem oxidu uhličitého se uvolní vypálením 500 g vápence?
Řešení a):
Napíšeme a vyčíslíme rovnici probíhajícího děje: t CaCO3 → CaO + CO2
Vyhledáme v tab. 1 molární hmotnost CaCO3: M CaCO3 = 100 g .mol −1 Objem CO2 vypočteme z následující trojčlenky:
100 g CaCO3 ……………………………22,4 l CO2 500 g CaCO3 ……………………………….x l CO2
x=
500.22,4 = 112,0 l 100
38
Řešení b):
Z chemické rovnice vyplývá, že:
nCO2 = nCaCO3
Látkové množství CO2 vyjádříme pomocí objemu a molárního objemu; látkové množství CaCO3 vyjádříme hmotnosti a molární hmotnosti:
VCO2 Vm
=
mCaCO3 M CaCO3
Jedinou neznámou tohoto výrazu je hledaný objem CO2.
VCO2 =
mCaCO3 M CaCO3
.Vm =
500 .22,4 = 112,0 l 100
Rozkladem 500 g vápence se uvolní 112,0 litrů oxidu uhličitého.
Příklad 2 Kolik gramů mědi je potřeba na přípravu 10 litrů oxidu dusnatého?
Řešení a):
Oxid dusnatý připravíme reakcí mědi se zředěnou HNO3: 3Cu + 8 HNO3 → 3Cu (NO3 )2 + 2 NO + 4 H 2 O V tab. 1 vyhledáme molární hmotnost mědi: M Cu = 64 g.mol −1
Objem oxidu dusnatého zjistíme z následující úvahy:
3.64 g Cu …………………………2.22,4 l NO x g Cu ……………………………..10 l NO
39
x=
Řešení b):
10.3.63,5 = 42,9 g 2.22,4
Z rovnice vyplývá, že
nCu 3 3 = , neboli nCu = n NO . n NO 2 2
Vyjádříme-li látková množství obdobně jako v předchozím příkladu:
mCu 3 VNO = . M Cu 2 Vm
⇒
3V 3 10 mCu = . NO .M Cu = . .64 = 42,9 g 2 Vm 2 22,4
Na přípravu 10 litrů oxidu dusnatého je třeba 42,9 g mědi.
Příklady k samostatnému procvičení: a) Vypočítejte objem plynného dusíku, který se uvolní termickým rozkladem 25 gramů dichromanu amonného. t → Cr2 O3 + N 2 + H 2 O Nevyčíslená rovnice rozkladu: ( NH 4 ) 2 Cr2 O7
[2,22 l]
b) Kolik litrů plynného kyslíku vznikne rozkladem 36,75 g KClO3? Rozklad t → KCl + O2 probíhá podle nevyčíslené rovnice: KClO3
[10,08 l]
c) Určete objem kyslíku, který se uvolní rozkladem 200 gramů 25 %-ního MnO2 → H 2 O + O2 peroxidu vodíku. Nevyčíslená rovnice rozkladu: H 2 O2
[16,47 l]
d) Kolik gramů zinku je potřeba na přípravu 5 litrů plynného vodíku. Příprava probíhá podle nevyčíslené rovnice: Zn + HCl → ZnCl 2 + H 2 [14,6 g]
40
Příloha Tabulka 1 - Molární hmotnosti látek (zaokrouhleno) Látka
M [g.mol-1]
Látka
M [g.mol-1]
AgCl
143,3
HNO3
63
Benzen
78
K
39,1
C
12
KCl
74,6
Ca
40
KClO3
122,6
Ca(OH)2
74,1
KOH
56,1
CaCO3
100
Methanol
32
Cl
35,5
Mn
54,9
CO2
44
N
14
Cr2O3
152
(NH4)2Cr2O7
252
Cu
64
NH3
17
Cu(NO3)2
188
Na
23
CuSO4
160
Na2CO3
106
CuSO4.5H2O
250
Na2CO3.10.H2O 286
Fe
56
Na2S2O3.5H2O
248
Fe2O3
160
Na2SO4
142
Fe3O4
232
Na2SO4.10.H2O
322
FeCO3
116
NaCl
58,5
FeS2
120
NaOH
40
H
1
O
16
H2O
18
P
31
H2O2
34
S
32
H2SO4
98
Zn
65,4
H3PO4
98
ZnCl2
136,4
HCl
36,5
ZnS
97,4
HClO4
100,5
41
Použitá literatura 1. Kosina L., Šrámek V.: Chemické výpočty a reakce. ALBRA Úvaly u Prahy 1996. 2. Mareček A., Honza J.: Sbírka řešených i neřešených příkladů z chemie pro studenty středních škol. Proton Brno 2001. 3. Mareček A., Honza J.: Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. až 3. díl . Nakladatelství Olomouc, 0lomouc 1998. 4. Marko M. a kol.: Příklady a úlohy z chemie. SPN Praha 1978. 5. Benešová M., Satrapová H.: Odmaturuj z chemie. Didaktis Brno 2002 6. Koster F.W., Thiel A.: Chemickoanalytické výpočetní tabulky. Academia Praha 1988.
42
