Kako riješiti zadatak 24 na ispitu iz kemije. Kako riješiti probleme iz kemije, gotova rješenja
U 2-3 mjeseca nemoguće je naučiti (ponoviti, usavršiti) tako složenu disciplinu kao što je kemija.
Nema promjena u Jedinstvenom državnom ispitu KIM 2020. iz kemije.
Ne odgađajte pripreme za kasnije.
- Kad počnete analizirati zadatke, prvo učite teorija. Teorija na stranici je prikazana za svaki zadatak u obliku preporuka o tome što trebate znati prilikom rješavanja zadatka. vodit će vas u proučavanju osnovnih tema i odrediti koja znanja i vještine će biti potrebne prilikom ispunjavanja zadataka Jedinstvenog državnog ispita iz kemije. Za uspješno polaganje Jedinstvenog državnog ispita u kemiji – teorija je najvažnija.
- Teoriju treba poduprijeti praksa, stalno rješavanje problema. Budući da je većina pogrešaka posljedica toga što sam krivo pročitao vježbu i nisam razumio što se traži u zadatku. Što češće rješavate tematske testove, to ćete brže shvatiti strukturu ispita. Zadaci za obuku razvijeni na temelju demo verzije iz FIPI dati takvu mogućnost odlučivanja i saznati odgovore. Ali nemojte žuriti zaviriti. Prvo odlučite sami i pogledajte koliko ćete bodova dobiti.
Bodovi za svaki zadatak iz kemije
- 1 bod - za zadatke 1-6, 11-15, 19-21, 26-28.
- 2 boda - 7-10, 16-18, 22-25, 30, 31.
- 3 boda - 35.
- 4 boda - 32, 34.
- 5 bodova - 33.
Ukupno: 60 bodova.
Struktura ispitnog rada sastoji se od dva bloka:
- Pitanja koja zahtijevaju kratak odgovor (u obliku broja ili riječi) - zadaci 1-29.
- Zadaci s detaljnim odgovorima – zadaci 30-35.
Za izvršenje ispitni rad iz kemije je predviđeno 3,5 sata (210 minuta).
Na ispitu će biti tri varalice. I trebate ih razumjeti
Ovo je 70% podataka koji će vam pomoći da uspješno položite ispit iz kemije. Preostalih 30% je mogućnost korištenja ponuđenih varalica.
- Ako želite dobiti više od 90 bodova, morate posvetiti puno vremena kemiji.
- Da biste uspješno položili Jedinstveni državni ispit iz kemije, morate riješiti puno: zadatke za obuku, čak i ako se čine laki i iste vrste.
- Pravilno rasporedite snagu i ne zaboravite na odmor.
Usudite se, pokušajte i uspjet ćete!
Zadatak br. 1
Volumen od 3,36 litara vodika prošao je kroz prašak bakrova (II) oksida kada se zagrijao i vodik je potpuno reagirao. Reakcija je rezultirala s 10,4 g krutog ostatka. Ovaj ostatak je otopljen u koncentriranoj sumpornoj kiselini mase 100 g. Odredite maseni udio soli u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
Odgovor: 25,4%
Obrazloženje:
ν(H 2) = V(H 2)/V m = 3,36 l/22,4 l/mol = 0,15 mol,
ν(H 2) = ν(Cu) = 0,15 mol, prema tome m(Cu) = 0,15 mol 64 g/mol = 9,6 g
m(CuO) = m(kruti ostatak) – m(Cu) = 10,4 g – 9,6 g = 0,8 g
ν(CuO) = m(CuO)/M(CuO) = 0,8 g/80 g/mol = 0,01 mol
Prema jednadžbi (I) ν(Cu) = ν I (CuSO 4), prema jednadžbi (II) ν(CuO) = ν II (CuSO 4), dakle, ν ukupno. (CuSO 4) = ν I (CuSO 4) + ν II (CuSO 4) = 0,01 mol + 0,15 mol = 0,16 mol.
m ukupno (CuSO 4) = ν ukupno. (CuSO 4) M(CuSO 4) = 0,16 mol 160 g/mol = 25,6 g
ν(Cu) = ν(SO 2), dakle, ν(SO 2) = 0,15 mol i m(SO 2) = ν(SO 2) M(SO 2) = 0,15 mol 64 g/ mol = 9,6 g
m(otopina) = m(kruti ostatak) + m(otopina H 2 SO 4) – m(SO 2) = 10,4 g + 100 g – 9,6 g = 100,8 g
ω(CuSO 4) = m(CuSO 4)/m (otopina) 100% = 25,6 g/100,8 g 100% = 25,4%
Zadatak br. 2
Vodik volumena 3,36 l (n.s.) je propušten kroz prah bakrovog (II) oksida težine 16 g. Ostatak nastao kao rezultat ove reakcije otopljen je u 535,5 g 20% dušične kiseline, što je rezultiralo bezbojnim. plin koji na zraku postaje smeđi. Odredite maseni udio dušične kiseline u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcije koje su navedene u tekstu zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice originala fizikalne veličine).
Odgovor: 13,84%
Obrazloženje:
Kad vodik prolazi preko bakrovog (II) oksida, bakar se reducira:
CuO + H 2 → Cu + H 2 O (grijanje) (I)
Čvrsti ostatak, koji se sastoji od metalnog bakra i bakrovog (II) oksida, reagira s otopinom dušične kiseline prema jednadžbama:
3Cu + 8HNO 3 (20% otopina) → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O (II)
CuO + 2HNO 3 (20% otopina) → Cu(NO 3) 2 + H 2 O (III)
Izračunajmo količinu vodika i bakrenog oksida (II) uključenih u reakciju (I):
ν(H 2) = V(H 2)/V m = 3,36 l/22,4 l/mol = 0,15 mol, ν(CuO) = 16 g/80 g/mol = 0,2 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(H 2) = ν(CuO), a prema uvjetima zadatka količina vodikove supstance je manjkava (0,15 mol H 2 i 0,1 mol CuO), stoga bakar (II) oksid nije potpuno reagirao.
Proračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν(Cu) = ν(H 2) = 0,15 mol i ν ostatak. (CuO) = 0,2 mol – 0,15 mol = 0,05 mol.
Za daljnje izračunavanje mase otopine potrebno je znati mase nastalog bakra i neizreagiranog bakrovog (II) oksida:
m odmor. (CuO) = ν(CuO) M(CuO) = 0,05 mol 80 g/mol = 4 g
Ukupna masa krutog ostatka jednaka je: m(kruti ostatak) = m(Cu) + m ostataka. (CuO) = 9,6 g + 4 g = 13,6 g
Izračunajte početnu masu i količinu dušične kiseline:
m ref. (HNO 3) = m(HNO 3 otopina) ω(HNO 3) = 535,5 g 0,2 = 107,1 g
Prema jednadžbi reakcije (II) ν II (HNO 3) = 8/3ν(Cu), prema jednadžbi reakcije (III) ν III (HNO 3) = 2ν(CuO), dakle, ν ukupno. (HNO 3) = ν II (HNO 3) + ν III (HNO 3) = 8/3 · 0,15 mol + 2 · 0,05 molmo = 0,5 l.
Ukupna masa koja je reagirala kao rezultat reakcija (II) i (III) jednaka je:
m odmor. (HNO 3) = m ref. (HNO 3) – m ukupno. (HNO 3) = 107,1 g – 31,5 g = 75,6 g
Da bi se izračunala masa dobivene otopine, potrebno je uzeti u obzir masu dušikovog oksida (II) oslobođenog u reakciji (II):
ν(NO) = 2/3ν(Cu), dakle, ν(NO) = 2/3 0,15 mol = 0,1 mol i m(NO) = ν(NO) M(NO) = 0,1 mol · 30 g/ mol = 3 g
Izračunajmo masu dobivene otopine:
m(otopina) = m(kruti ostatak) + m(otopina HNO 3) – m(NO) = 13,6 g + 535,5 g – 3 g = 546,1 g
ω(HNO 3) = m odmor. (HNO 3)/m (otopina) 100% = 75,6 g/546,1 g 100% = 13,84%
Zadatak br. 3
U 20% otopinu soli dobivenu otapanjem 12,5 g bakrenog sulfata (CuSO 4 5H 2 O) u vodi dodano je 5,6 g željeza. Nakon završetka reakcije, u otopinu je dodano 117 g 10% otopine natrijeva sulfida. Odrediti maseni udio natrijevog sulfida u konačnoj otopini (zanemariti procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 5,12%
Obrazloženje:
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu (I)
ν(CuSO 4 5H 2 O) = m(CuSO 4 5H 2 O)/M(CuSO 4 5H 2 O) = 12,5 g/250 g/mol = 0,05 mol
ν ref. (Fe) = m ref. (Fe)/M(Fe) = 5,6 g/56 g/mol = 0,1 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(Fe) = ν(CuSO 4), a prema uvjetima zadatka, količina bakrenog sulfata je deficitarna (0,05 mol CuSO 4 5H 2 O i 0,1 mol Fe) , pa željezo nije u potpunosti reagiralo.
Samo željezo (II) sulfat reagira s natrijevim sulfidom:
FeSO 4 + Na 2 S → FeS↓ + Na 2 SO 4 (II)
Računamo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν(CuSO 4 · 5H 2 O) = ν(Cu) = ν(FeSO 4) = 0,05 mol i ν ostalo. (Fe) = 0,1 mol – 0,05 mol = 0,05 mol.
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati mase nastalog bakra, neizreagiranog željeza (reakcija (I)) i početne otopine bakrenog sulfata:
m(Cu) = ν(Cu) M(Cu) = 0,05 mol 64 g/mol = 3,2 g
m odmor. (Fe) = ν odmor. (Fe) M(Fe) = 0,05 mol 56 g/mol = 2,8 g
ν(CuSO 4 5H 2 O) = ν(CuSO 4) = 0,05 mol, dakle, m(CuSO 4) = ν(CuSO 4) M(CuSO 4) = 0,05 mol 160 g/mol = 8 g
m ref. (otopina CuSO 4) = m(CuSO 4)/ω(CuSO 4) 100% = 8 g/20% 100% = 40 g
Samo željezo (II) sulfat reagira s natrijevim sulfidom (bakar (II) sulfat je u potpunosti reagirao prema reakciji (I)).
m ref. (Na2S) = m ref. (otopina Na 2 S) ω(Na 2 S) = 117 g 0,1 = 11,7 g
ν ref. (Na2S) = m ref. (Na 2 S)/M(Na 2 S) = 11,7 g/78 g/mol = 0,15 mol
Prema jednadžbi reakcije (II) ν(Na 2 S) = ν(FeSO 4), a prema uvjetima reakcije natrijev sulfid je u suvišku (0,15 mol Na 2 S i 0,05 mol FeSO 4). Računamo prema manjku, t.j. količinom željezovog (II) sulfata).
Izračunajmo masu neizreagiranog natrijeva sulfida:
ν odmor. (Na 2 S) = ν van. (Na 2 S) – ν reagiraju. (Na 2 S) = 0,15 mol – 0,05 mol = 0,1 mol
m odmor. (Na 2 S) = ν(Na 2 S) M(Na 2 S) = 0,1 mol 78 g/mol = 7,8 g
Za izračun mase konačne otopine potrebno je izračunati masu željezovog (II) sulfida istaloženog reakcijom (II):
ν(FeSO 4) = ν(FeS) i m(FeS) = ν(FeS) M(FeS) = 0,05 mol 88 g/mol = 4,4 g
m(rješenje) = m van. (otopina CuSO 4) + m ref. (Fe) - m odmor. (Fe) – m(Cu) + m ref. (Na 2 S otopina) – m(FeS) = 40 g + 5,6 g – 3,2 g - 2,8 g + 117 g – 4,4 g = 152,2 g
ω(Na 2 S) = m(Na 2 S)/m (otopina) 100% = 7,8 g/152,2 g 100% = 5,12%
Zadatak br. 4
U 20% otopinu soli dobivenu otapanjem 37,5 g bakrenog sulfata (CuSO 4 5H 2 O) u vodi dodano je 11,2 g željeza. Nakon završetka reakcije u dobivenu smjesu dodano je 100 g 20% otopine sumporne kiseline. Odredite maseni udio soli u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 13,72%
Obrazloženje:
Kada bakrov (II) sulfat reagira sa željezom, dolazi do reakcije supstitucije:
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu (I)
20% sumporna kiselina reagira sa željezom prema jednadžbi:
Fe + H 2 SO 4 (razrijeđen.) → FeSO 4 + H 2 (II)
Izračunajmo količinu bakrenog sulfata i željeza koji reagiraju (I):
ν(CuSO 4 5H 2 O) = m(CuSO 4 5H 2 O)/M(CuSO 4 5H 2 O) = 37,5 g/250 g/mol = 0,15 mol
ν ref. (Fe) = m ref. (Fe)/M(Fe) = 11,2 g/56 g/mol = 0,2 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(Fe) = ν(CuSO 4), a prema uvjetima zadatka, količina bakrenog sulfata je deficitarna (0,15 mol CuSO 4 5H 2 O i 0,2 mol Fe) , pa željezo nije u potpunosti reagiralo.
Računamo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν(CuSO 4 · 5H 2 O) = ν(Cu) = ν(FeSO 4) = 0,15 mol i ν ostalo. (Fe) = 0,2 mol – 0,15 mol = 0,05 mol.
m(Cu) = ν(Cu) M(Cu) = 0,15 mol 64 g/mol = 9,6 g
ν(CuSO 4 5H 2 O) = ν(CuSO 4) = 0,15 mol, dakle, m(CuSO 4) = ν(CuSO 4) M(CuSO 4) = 0,15 mol 160 g/mol = 24 g
m ref. (otopina CuSO 4) = m(CuSO 4)/ω(CuSO 4) 100% = 24 g/20% 100% = 120 g
Razrijeđena sumporna kiselina ne reagira s bakrom, ali reagira sa željezom prema reakciji (II).
Izračunajmo masu i količinu sumporne kiseline:
m ref. (H2SO4) = m ref. (otopina H 2 SO 4) ω(H 2 SO 4) = 100 g 0,2 = 20 g
ν ref. (H2SO4) = m ref. (H 2 SO 4)/M(H 2 SO 4) = 20 g/98 g/mol ≈ 0,204 mol
Budući da ν odmor. (Fe) = 0,05 mol, a ν ref. (H 2 SO 4) ≈ 0,204 mol, dakle, željeza nema dovoljno i sumporna kiselina ga potpuno otapa.
Prema jednadžbi reakcije (II) ν(Fe) = ν(FeSO 4), tada je ukupna količina tvari željezovog (II) sulfata zbroj količina nastalih reakcijama (I) i (II), te su jednako:
ν(FeSO 4) = 0,05 mol + 0,15 mol = 0,2 mol;
m(FeSO 4) = ν(FeSO 4) M(FeSO 4) = 0,2 mol 152 g/mol = 30,4 g
ν odmor. (Fe) = ν(H 2) = 0,05 mol i m(H 2) = ν(H 2) M(H 2) = 0,05 mol 2 g/mol = 0,1 g
Masu dobivene otopine izračunavamo pomoću formule (ne uzimamo u obzir masu željeza koje nije reagiralo u reakciji (I), jer u reakciji (II) prelazi u otopinu):
m(rješenje) = m van. (otopina CuSO 4) + m ref. (Fe) - m(Cu) + m ref. (otopina H 2 SO 4) – m(H 2) = 120 g + 11,2 g – 9,6 g + 100 g – 0,1 g = 221,5 g
Maseni udio željezovog (II) sulfata u dobivenoj otopini jednak je:
ω(FeSO 4) = m(FeSO 4)/m (otopina) 100% = 30,4 g/221,5 g 100% = 13,72%
Zadatak br. 5
U 20% otopinu soli dobivenu otapanjem 50 g bakrenog sulfata (CuSO 4 5H 2 O) u vodi dodano je 14,4 g magnezija. Nakon završetka reakcije, u dobivenu smjesu dodano je 146 g 25% otopine klorovodične kiseline. Izračunajte maseni udio klorovodika u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 2,38%
Obrazloženje:
Kada bakrov (II) sulfat reagira s magnezijem, dolazi do reakcije supstitucije:
Mg + CuSO 4 → MgSO 4 + Cu(I)
25% klorovodična kiselina reagira s magnezijem prema jednadžbi:
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 (II)
Izračunajmo količinu bakrenog sulfata i magnezija koji reagiraju (I):
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(Mg) = ν(CuSO 4), a prema uvjetima zadatka, količina bakrenog sulfata je deficitarna (0,2 mol CuSO 4 5H 2 O i 0,6 mol Mg) , tako da magnezij nije u potpunosti reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν(CuSO 4 · 5H 2 O) = ν(Cu) = ν reagira. (Mg) = 0,2 mol i ν ostatak. (Mg) = 0,6 mol – 0,2 mol = 0,4 mol.
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati masu nastalog bakra (reakcija (I)) i početne otopine bakrenog sulfata:
m ref. (otopina CuSO 4) = m(CuSO 4)/ω(CuSO 4) 100% = 32 g/20% 100% = 160 g
Klorovodična kiselina ne reagira s bakrom, ali reagira s magnezijem putem reakcije (II).
Izračunajmo masu i količinu klorovodične kiseline:
m ref. (HCl) = m ref. (HCl otopina) ω(HCl) = 146 g 0,25 = 36,5 g
Budući da ν odmor. (Mg) = 0,4 mol, ν ref. (HCl) = 1 mol i ν ref. (HCl) > 2ν ostalo. (Mg), tada je magnezij manjak i potpuno je otopljen u klorovodičnoj kiselini.
Izračunajmo količinu klorovodične kiseline koja nije reagirala s magnezijem:
ν odmor. (HCl) = ν van. (HCl) – ν reagiraju. (HCl) = 1 mol – 2 0,4 mol = 0,2 mol
m odmor. (HCl) = ν ostalo. (HCl) M(HCl) = 0,2 mol 36,5 g/mol = 7,3 g
Za izračun mase konačne otopine potrebno je izračunati masu vodika oslobođenog kao rezultat reakcije (II):
ν odmor. (Mg) = ν(H 2) = 0,4 mol i m(H 2) = ν(H 2) M(H 2) = 0,4 mol 2 g/mol = 0,8 g
Masu dobivene otopine izračunavamo pomoću formule (ne uzimamo u obzir masu neizreagiranog magnezija u reakciji (I), budući da u reakciji (II) prelazi u otopinu):
m(otopina) = m out (otopina CuSO 4) + m out. (Mg) - m(Cu) + m ref. (HCl otopina) – m(H 2) = 160 g + 14,4 g – 12,8 g + 146 g – 0,8 g = 306,8 g
Maseni udio klorovodične kiseline u dobivenoj otopini jednak je:
ω(HCl) = m ostatak. (HCl)/m (otopina) 100% = 7,3 g/306,8 g 100% = 2,38%
Zadatak br. 6
U 10% otopinu soli dobivenu otapanjem 25 g bakrenog sulfata (CuSO 4 5H 2 O) u vodi dodano je 19,5 g cinka. Nakon završetka reakcije u dobivenu smjesu dodano je 240 g 30%-tne otopine natrijevog hidroksida. Odredite maseni udio natrijeva hidroksida u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 9,69%
Obrazloženje:
Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu (I)
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(Zn) = ν(CuSO 4), a prema uvjetima zadatka, količina bakrenog sulfata je deficitarna (0,1 mol CuSO 4 5H 2 O i 0,3 mol Zn) , pa cink nije u potpunosti reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν(CuSO 4 · 5H 2 O) = ν(ZnSO 4) = ν(Cu) = ν reagira. (Zn) = 0,1 mol i ν ostalo. (Zn) = 0,3 mol – 0,1 mol = 0,2 mol.
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati masu nastalog bakra (reakcija (I)) i početne otopine bakrenog sulfata:
m ref. (otopina CuSO 4) = m(CuSO 4)/ω(CuSO 4) 100% = 16 g/10% 100% = 160 g
m ref. (NaOH) = m ref. (otopina NaOH) ω(NaOH) = 240 g 0,3 = 72 g
ν ref. (NaOH) = m ref. (NaOH)/M(NaOH) = 72 g/40 g/mol = 1,8 mol
ν ukupno (NaOH) = ν II (NaOH) + ν III (NaOH) = 2 0,2 mol + 4 0,1 mol = 0,8 mol
m reagirati. (NaOH) = ν reagirati. (NaOH) M(NaOH) = 0,8 mol 40 g/mol = 32 g
m odmor. (NaOH) = m ref. (NaOH) - m reagirati. (NaOH) = 72 g – 32 g = 40 g
Za izračun mase konačne otopine potrebno je izračunati masu vodika oslobođenog kao rezultat reakcije (II):
ν odmor. (Zn) = ν(H 2) = 0,2 mol i m(H 2) = ν(H 2) M(H 2) = 0,2 mol 2 g/mol = 0,4 g
m(rješenje) = m van. (otopina CuSO 4) + m ref. (Zn) - m(Cu) + m ref. (NaOH otopina) – m(H 2) = 160 g + 19,5 g – 6,4 g + 240 g – 0,4 g = 412,7 g
ω(NaOH) = m ostatak. (NaOH)/m (otopina) 100% = 40 g/412,7 g 100% = 9,69%
Zadatak br. 7
Prašak dobiven sinteriranjem 2,16 g aluminija i 6,4 g željezovog (III) oksida dodan je u 20% otopinu soli dobivenu otapanjem 25 g bakrovog (II) sulfat pentahidrata u vodi. Odredite maseni udio bakrova (II) sulfata u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 4,03%
Obrazloženje:
Kada se aluminij sinterira sa željeznim (III) oksidom, aktivniji metal istiskuje manje aktivni metal iz njegovog oksida:
2Al + Fe 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Fe (I)
Izračunajmo količinu aluminijevog i željeznog oksida (III) koja ulazi u reakciju (I):
ν ref. (Al) = m ref. (Al)/M(Al) = 2,16 g /27 g/mol = 0,08 mol
ν ref. (Fe 2 O 3) = m ref. (Fe 2 O 3)/M(Fe 2 O 3) = 6,4 g/160 g/mol = 0,04 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(Al) = 2ν(Fe 2 O 3) = 2ν(Al 2 O 3) i prema uvjetima zadatka količina aluminijske tvari se udvostručuje. više količine tvari željeznog (III) oksida, stoga u reakciji (I) ne ostaju neizreagirane tvari.
Količina tvari i masa nastalog željeza jednake su:
ν(Fe) = 2ν van. (Fe 2 O 3) = 2 0,04 mol = 0,08 mol
m(Fe) = ν(Fe) M(Fe) = 0,08 mol 56 g/mol = 4,48 g
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati masu početne otopine bakrenog sulfata:
ν(CuSO 4 5H 2 O) = m(CuSO 4 5H 2 O)/M(CuSO 4 5H 2 O) = 25 g / 250 g/mol = 0,1 mol
ν(CuSO 4 5H 2 O) = ν(CuSO 4) = 0,1 mol, dakle, m(CuSO 4) = ν(CuSO 4) M(CuSO 4) = 0,1 mol 160 g/mol = 16 g
m ref. (otopina CuSO 4) = m(CuSO 4)/ω(CuSO 4) 100% = 16 g/20% 100% = 80 g
Željezo nastalo reakcijom (I) reagira s otopinom bakrenog sulfata:
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu (II)
Prema jednadžbi reakcije (II) ν(Fe) = ν(CuSO 4), a prema uvjetima zadatka, količina tvari željeza je (0,1 mol CuSO 4 · 5H 2 O i 0,08 mol Fe), pa je željezo je potpuno reagiralo.
Izračunajmo količinu tvari i masu neizreagiranog bakrovog (II) sulfata:
ν odmor. (CuSO 4) = ν ref. (CuSO 4) - ν reagiraju. (CuSO 4) = 0,1 mol – 0,08 mol = 0,02 mol
m odmor. (CuSO 4) = ν ostalo. (CuSO 4) M(CuSO 4) = 0,02 mol 160 g/mol = 3,2 g
Za izračunavanje mase konačne otopine potrebno je izračunati masu formiranog bakra:
ν(Fe) = ν(Cu) = 0,08 mol i m(Cu) = ν(Cu) M(Cu) = 0,08 mol 64 g/mol = 5,12 g
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule (željezo nastalo reakcijom (I) zatim prelazi u otopinu):
m(rješenje) = m van. (otopina CuSO 4) + m(Fe) - m(Cu) = 80 g + 4,48 g – 5,12 g = 79,36 g
Maseni udio bakrovog (II) sulfata u dobivenoj otopini:
ω(CuSO 4) = m ostatak. (CuSO 4)/m (otopina) 100% = 3,2 g/79,36 g 100% = 4,03%
Zadatak br. 8
U 182,5 g 20%-tne otopine klorovodične kiseline dodano je 18,2 g kalcijevog fosfida. Zatim je u dobivenu otopinu dodano 200,2 g Na 2 CO 3 · 10H 2 O. Odredite maseni udio natrijeva karbonata u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 5,97%
Obrazloženje:
Klorovodična kiselina i kalcijev fosfid reagiraju pri čemu nastaju kalcijev klorid i oslobađaju fosfin:
Ca 3 P 2 + 6HCl → 3CaCl 2 + 2PH 3 (I)
Izračunajmo količinu klorovodične kiseline i kalcijevog fosfida koji reagiraju (I):
m ref. (HCl) = m(otopina HCl) ω(HCl) = 182,5 g 0,2 = 36,5 g, dakle
ν ref. (HCl) = m ref. (HCl)/M(HCl) = 36,5 g/36,5 g/mol = 1 mol
ν ref. (Ca 3 P 2) = m ref. (Ca 3 P 2)/M(Ca 3 P 2) = 18,2 g/182 g/mol = 0,1 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(HCl) = 6ν(Ca 3 P 2) = 2ν(CaCl 2), a prema uvjetima zadatka, količina tvari klorovodične kiseline je 10 puta veća od količine tvar kalcijevog fosfida, stoga klorovodična kiselina ostaje neizreagirana.
ν odmor. (HCl) = ν van. (HCl) - 6ν(Ca 3 P 2) = 1 mol - 6 0,1 mol = 0,4 mol
Količina tvari i masa nastalog fosfina jednake su:
ν(PH 3) = 2ν van. (Ca 3 P 2) = 2 0,1 mol = 0,2 mol
m(PH 3) = ν(PH 3) M(PH 3) = 0,2 mol 34 g/mol = 6,8 g
Izračunajmo količinu natrijevog karbonat hidrata:
ν ref. (Na2CO3 10H20) = m ref. (Na 2 CO 3 10H 2 O)/M(Na 2 CO 3 10H 2 O) = 200,2 g/286 g/mol = 0,7 mol
I kalcijev klorid i klorovodična kiselina reagiraju u natrijevom karbonatu:
Na 2 CO 3 + CaCl 2 → CaCO 3 ↓ + 2NaCl (II)
Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O (III)
Izračunajmo ukupnu količinu tvari natrijevog karbonata u interakciji s solna kiselina i kalcijev klorid:
ν reagirati. (Na 2 CO 3) = ν(CaCl 2) + 1/2ν ostatak. (HCl) = 3ν ref. (Ca 3 P 2) + 1/2ν ostatak. (HCl) = 3 0,1 mol + 1/2 0,4 mol = 0,3 mol + 0,2 mol = 0,5 mol
Ukupna količina tvari i masa neizreagiranog natrijeva karbonata jednake su:
ν odmor. (Na 2 CO 3) = ν ref. (Na 2 CO 3) - ν reagiraju. (Na 2 CO 3) = 0,7 mol – 0,5 mol = 0,2 mol
m odmor. (Na 2 CO 3) = ν ostalo. (Na 2 CO 3) M(Na 2 CO 3) = 0,2 mol 106 g/mol = 21,2 g
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati mase kalcijevog karbonata istaloženog reakcijom (II) i ugljičnog dioksida oslobođenog reakcijom (III):
ν(CaCl 2) = ν(CaCO 3) = 3ν ref. (Ca3P2) = 0,3 mol
m(CaCO 3) = ν(CaCO 3) M(CaCO 3) = 0,3 mol 100 g/mol = 30 g
ν(CO 2) = 1/2ν ostatak. (HCl) = ½ 0,4 mol = 0,2 mol
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (HCl otopina) + m ref. (Ca 3 P 2) - m(PH 3) + m ref. (Na 2 CO 3 10H 2 O) - m(CaCO 3) - m(CO 2) = 182,5 g + 18,2 g – 6,8 g + 200,2 g – 30 g – 8,8 g = 355,3 g
Maseni udio natrijeva karbonata jednak je:
ω(Na 2 CO 3) = m ostatak. (Na 2 CO 3)/m (otopina) 100% = 21,2 g/355,3 g 100% = 5,97%
Zadatak br. 9
Natrijev nitrid mase 8,3 g reagirao je s 490 g 20%-tne sumporne kiseline. Nakon završetka reakcije, 57,2 g kristalne sode (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) dodano je dobivenoj otopini. Odredite maseni udio sumporne kiseline u nastaloj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 10,76%
Obrazloženje:
Natrijev nitrid i razrijeđena sumporna kiselina reagiraju u dvije srednje soli - amonijev i natrijev sulfat:
2Na 3 N + 4H 2 SO 4 → 3Na 2 SO 4 + (NH 4) 2 SO 4 (I)
Izračunajmo količinu sumporne kiseline i natrijevog nitrida koji međusobno reagiraju:
m ref. (H 2 SO 4) = m(otopina H 2 SO 4) ω(H 2 SO 4) = 490 g 0,2 = 98 g, odavde
ν ref. (H2SO4) = m ref. (H 2 SO 4)/M(H 2 SO 4) = 98 g/98 g/mol = 1 mol
ν ref. (Na 3 N) = m ref. (Na3N)/M(Na3N) = 8,3 g/83 g/mol = 0,1 mol
Izračunajmo količinu sumporne kiseline koja nije reagirala u reakciji (I):
ν odmor. I (H2SO4) = ν ref. (H2SO4) - 2ν ref. (Na 3 N) = 1 mol - 2 0,1 mol = 0,8 mol
Izračunajmo količinu kristalne tvari sode:
ν ref. (Na2CO3 10H20) = m ref. (Na 2 CO 3 10H 2 O)/M(Na 2 CO 3 10H 2 O) = 57,2 g/286 g/mol = 0,2 mol
Budući da je prema uvjetima zadatka ν mir. I (H2SO4) = 3ν ref. (Na 2 CO 3 10H 2 O), tj. razrijeđene sumporne kiseline u suvišku, pa se između ovih tvari odvija sljedeća reakcija:
H 2 SO 4 + Na 2 CO 3 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O (II)
ν ostatak.II (H 2 SO 4) = ν ostatak.I (H 2 SO 4) - ν van. (Na2CO3) = 0,8 mol - 0,2 mol = 0,6 mol
m ostatak.II (H 2 SO 4) = ν ostatak.II (H 2 SO 4) M(H 2 SO 4) = 0,6 mol 98 g/mol = 58,8 g
ν(CO 2) = ν(Na 2 CO 3) = 0,2 mol
m(CO 2) = ν(CO 2) M(CO 2) = 0,2 mol 44 g/mol = 8,8 g
m(rješenje) = m van. (otopina H2SO4) + m ref. (Na 3 N) + m(Na 2 CO 3 10H 2 O) - m(CO 2) = 490 g + 8,3 g + 57,2 g – 8,8 g = 546,7 g
Maseni udio sumporne kiseline jednak je:
ω odmor. II (H 2 SO 4) = m ostatak. II (H 2 SO 4)/m (otopina) 100% = 58,8 g/546,7 g 100% = 10,76%
Zadatak br. 10
Litijev nitrid mase 3,5 g otopljen je u 365 g 10%-tne solne kiseline. U otopinu je dodano 20 g kalcijevog karbonata. Odredite maseni udio klorovodične kiseline u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 1,92%
Obrazloženje:
Litijev nitrid i klorovodična kiselina reagiraju u dvije soli - litijev i amonijev klorid:
Li 3 N + 4HCl → 3LiCl + NH 4 Cl (I)
Izračunajmo količinu klorovodične kiseline i litijevog nitrida koji međusobno reagiraju:
m ref. (HCl) = m(otopina HCl) ω(HCl) = 365 g 0,1 = 36,5 g, dakle
ν ref. (HCl) = m ref. (HCl)/M(HCl) = 36,5 g/36,5 g/mol = 1 mol
ν ref. (Li 3 N) = m ref. (Li 3 N)/M(Li 3 N) = 3,5 g/35 g/mol = 0,1 mol
Izračunajmo količinu klorovodične kiseline koja nije reagirala u reakciji (I):
ν odmor. I (HCl) = ν ref. (HCl) - 4ν ref. (Li 3 N) = 1 mol - 4 0,1 mol = 0,6 mol
Izračunajmo količinu kalcijevog karbonata:
ν ref. (CaCO 3) = m ref. (CaCO 3)/M(CaCO 3) = 20 g/100 g/mol = 0,2 mol
Budući da je prema uvjetima zadatka ν mir. I (HCl) = 3ν ref. (CaCO 3), višak klorovodične kiseline reagira s kalcijevim karbonatom, oslobađajući ugljikov dioksid i stvarajući kalcijev klorid:
CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (II)
ν ostalo.II (HCl) = ν ostalo.I (HCl) - ν van. (CaCO 3) = 0,6 mol - 2 0,2 mol = 0,2 mol
m ostatak.II (HCl) = ν ostatak.II (HCl) M(HCl) = 0.2 mol 36.5 g/mol = 7.3 g
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati masu ugljičnog dioksida oslobođenog reakcijom (II):
ν(CO 2) = ν(CaCO 3) = 0,2 mol
m(CO 2) = ν(CO 2) M(CO 2) = 0,2 mol 44 g/mol = 8,8 g
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (HCl otopina) + m ref. (Li 3 N) + m(CaCO 3) - m(CO 2) = 365 g + 3,5 g + 20 g – 8,8 g = 379,7 g
Maseni udio klorovodične kiseline jednak je:
ω odmor. II (HCl) = m odmor. II (HCl)/m (otopina) 100% = 7,3 g/379,7 g 100% = 1,92%
Zadatak br. 11
Čvrsti ostatak dobiven reakcijom 2,24 litre vodika s 12 g bakrova (II) oksida otopljen je u 126 g 85% otopine dušične kiseline. Odredite maseni udio dušične kiseline u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 59,43%
Obrazloženje:
Kad vodik prolazi preko bakrovog (II) oksida, bakar se reducira:
CuO + H 2 → Cu + H 2 O (grijanje) (I)
Izračunajmo količinu vodika uključenog u redukciju bakrova (II) oksida:
ν ref. (H 2) = V(H 2)/V m = 2,24 l/22,4 l/mol = 0,1 mol,
ν ref. (CuO) = 12 g/80 g/mol = 0,15 mol
Prema jednadžbi (I) ν(CuO) = ν(H 2) = ν(Cu), dakle, nastaje 0,1 mol bakra, a ostaje ν. (CuO) = ν(sol. ostatak) - ν van. (H 2) = 0,15 mol – 0,1 mol = 0,05 mol
Izračunajmo mase nastalog bakra i neizreagiranog bakrovog (II) oksida:
m odmor. (CuO) = ν ostalo. (CuO) M(CuO) = 0,05 mol 80 g/mol = 4 g
m(Cu) = ν(Cu) M(Cu) = 0,1 mol 64 g/mol = 6,4 g
Čvrsti ostatak, koji se sastoji od metalnog bakra i neizreagiranog bakrovog (II) oksida, reagira s dušičnom kiselinom prema jednadžbama:
Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O (II)
CuO + 2HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + H 2 O (III)
Izračunajmo količinu dušične kiseline:
m ref. (HNO 3) = m(otopina HNO 3) ω(HNO 3) = 126 g 0,85 = 107,1 g, odavde
ν ref. (HNO 3) = m ref. (HNO 3)/M(HNO 3) = 107,1 g/63 g/mol = 1,7 mol
Prema jednadžbi (II) ν II (HNO 3) = 4ν(Cu), prema jednadžbi (III) ν III (HNO 3) = 2ν ostalo. (CuO), dakle, ν ukupno. (HNO 3) = ν II (HNO 3) + ν III (HNO 3) = 4 0,1 mol + 2 0,05 mol = 0,5 mol.
Izračunajmo ukupnu masu dušične kiseline koja reagira prema reakcijama (II) i (III):
m ukupno (HNO 3) = ν ukupno. (HNO 3) M(HNO 3) = 0,5 mol 63 g/mol = 31,5 g
Izračunajmo masu neizreagirane dušične kiseline:
m odmor. (HNO 3) = m ref. (HNO 3) - m ukupno. (HNO3) = 107,1 g – 31,5 g = 75,6
Da bi se izračunala masa dobivene otopine, potrebno je uzeti u obzir masu dušikovog dioksida oslobođenog u reakciji (II):
ν(NO 2) = 2m(Cu), dakle, ν(NO 2) = 0,2 mol i m(NO 2) = ν(NO 2) M(NO 2) = 0,2 mol 46 g/ mol = 9,2 g
Izračunajmo masu dobivene otopine:
m(otopina) = m(otopina HNO 3) + m(Cu) + m(CuO) - m(NO 2) = 126 g + 6,4 g + 4 g - 9,2 g = 127, 2 g
Maseni udio dušične kiseline u dobivenoj otopini jednak je:
ω(HNO 3) = m odmor. (HNO 3)/m (otopina) 100% = 75,6 g/127,2 g 100% = 59,43%
Zadatak br.12
7,2 g magnezija dodano je u 10% otopinu soli dobivenu otapanjem 28,7 g cink sulfata (ZnSO 4 · 7H 2 O) u vodi. Nakon završetka reakcije u dobivenu smjesu dodano je 120 g 30%-tne otopine natrijevog hidroksida. Odredite maseni udio natrijeva hidroksida u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 7,21%
Obrazloženje:
Mg + ZnSO 4 → MgSO 4 + Zn (I)
ν ref. (ZnSO 4 7H 2 O) = ν(ZnSO 4) = m ref. (ZnSO 4 7H 2 O)/M(ZnSO 4 7H 2 O) = 28,7 g / 287 g/mol = 0,1 mol
ν ref. (Mg) = m ref. (Mg)/M(Mg) = 7,2 g/24 g/mol = 0,3 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν ref. (Mg) = ν(ZnSO 4), a prema uvjetima zadatka količina supstance cink sulfata (0,1 mol ZnSO 4 · 7H 2 O i 0,3 mol Mg), dakle magnezij nije potpuno reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν ref. (ZnSO 4 7H 2 O) = ν(MgSO 4) = ν(Zn) = ν reagirati. (Mg) = 0,1 mol i ν ostatak. (Mg) = 0,3 mol – 0,1 mol = 0,2 mol.
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati masu neizreagiranog magnezija (reakcija (I)) i početne otopine cink sulfata:
m odmor. (Mg) = ν ostalo. (Mg) M(Mg) = 0,2 mol 24 g/mol = 4,8 g
ν ref. (ZnSO 4 · 7H 2 O) = ν van. (ZnSO 4) = 0,1 mol, dakle, m(ZnSO 4) = ν(ZnSO 4) M(ZnSO 4) = 0,1 mol 161 g/mol = 16,1 g
m ref. (otopina ZnSO 4) = m(ZnSO 4)/ω(ZnSO 4) 100% = 16,1 g/10% 100% = 161 g
Magnezijev sulfat i magnezij nastao reakcijom (I) reagiraju s otopinom natrijevog hidroksida:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2 (II)
MgSO 4 + 2NaOH → Mg(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 (III)
Izračunajmo masu i količinu natrijevog hidroksida:
m ref. (NaOH) = m ref. (otopina NaOH) ω(NaOH) = 120 g 0,3 = 36 g
ν ref. (NaOH) = m ref. (NaOH)/M(NaOH) = 36 g/40 g/mol = 0,9 mol
Prema jednadžbama reakcije (II) i (III) ν II (NaOH) = 2ν(Zn) i ν III (NaOH) = 2ν(MgSO 4), dakle, ukupna količina i masa lužine koja reagira je jednaka:
ν ukupno (NaOH) = ν II (NaOH) + ν III (NaOH) = 2ν(Zn) + 2ν(MgSO 4) = 2 0,1 mol + 2 0,1 mol = 0,4 mol
Za izračun konačne otopine izračunajte masu magnezijevog hidroksida:
ν(MgSO 4) = ν(Mg(OH) 2) = 0,1 mol
m(Mg(OH) 2) = ν(Mg(OH) 2) M(Mg(OH) 2) = 0,1 mol 58 g/mol = 5,8 g
Izračunajte masu neizreagirane lužine:
m odmor. (NaOH) = m ref. (NaOH) - m reagirati. (NaOH) = 36 g – 16 g = 20 g
Za izračun mase konačne otopine potrebno je izračunati masu vodika oslobođenog kao rezultat reakcije (II):
ν(Zn) = ν(H 2) = 0,1 mol i m(H 2) = ν(H 2) M(H 2) = 0,1 mol 2 g/mol = 0,2 g
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (otopina ZnSO 4) + m ref. (Mg) - m odmor. (Mg)+ m ref. (Otopina NaOH) – m(Mg(OH) 2) - m(H 2) = 161 g + 7,2 g - 4,8 g + 120 g – 5,8 g - 0,2 g = 277, 4 g
Maseni udio lužine u dobivenoj otopini jednak je:
ω(NaOH) = m ostatak. (NaOH)/m (otopina) 100% = 20 g/277,4 g 100% = 7,21%
Zadatak br.13
U 20% otopinu soli dobivenu otapanjem 57,4 g cink sulfat kristalnog hidrata (ZnSO 4 7H 2 O) u vodi dodano je 14,4 g magnezija. Nakon završetka reakcije, u dobivenu smjesu je dodano 292 g 25% klorovodične kiseline. Odredite maseni udio klorovodika u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 6,26%
Obrazloženje:
Kada cinkov sulfat stupi u interakciju s magnezijem, dolazi do reakcije supstitucije:
Mg + ZnSO 4 → MgSO 4 + Zn (I)
Izračunajmo količinu cinkovog i magnezijevog sulfata koji reagiraju (I):
ν ref. (ZnSO 4 7H 2 O) = ν(ZnSO 4) = m ref. (ZnSO 4 7H 2 O)/M(ZnSO 4 7H 2 O) = 57,4 g / 287 g/mol = 0,2 mol
ν ref. (Mg) = m ref. (Mg)/M(Mg) = 14,4 g/24 g/mol = 0,6 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν ref. (Mg) = ν(ZnSO 4), a prema uvjetima zadatka količina supstance cink sulfata je (0,2 mol ZnSO 4 · 7H 2 O i 0,6 mol Mg), pa magnezij nije potpuno reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν ref. (ZnSO 4 7H 2 O) = ν(MgSO 4) = ν(Zn) = ν reagirati. (Mg) = 0,2 mol i ν ostatak. (Mg) = 0,6 mol – 0,2 mol = 0,4 mol.
ν ref. (ZnSO 4 · 7H 2 O) = ν van. (ZnSO 4) = 0,2 mol, dakle, m(ZnSO 4) = ν(ZnSO 4) ·
M(ZnSO 4) = 0,2 mol 161 g/mol = 32,2 g
m ref. (otopina ZnSO 4) = m(ZnSO 4)/ω(ZnSO 4) 100% = 32,2 g/20% 100% = 161 g
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 (II)
Izračunajmo masu i količinu klorovodika:
m ref. (HCl) = m ref. (Otopina HCl) ω(HCl) = 292 g 0,25 = 73 g
ν ref. (HCl) = m ref. (HCl)/M(HCl) = 73 g/36,5 g/mol = 2 mol
ν ukupno (HCl) = ν II (HCl) + ν III (HCl) = 2ν(Zn) + 2ν(Mg) = 2 0,2 mol + 2 0,4 mol = 1,2 mol
m reagirati. (HCl) = ν reagirati. (HCl) M(HCl) = 1,2 mol 36,5 g/mol = 43,8 g
m odmor. (HCl) = m ref. (HCl) - m reagirati. (HCl) = 73 g – 43,8 g = 29,2 g
ν(Zn) = ν II (H 2) = 0,2 mol i m II (H 2) = ν II (H 2) M(H 2) = 0,2 mol 2 g/mol = 0,4 G
m ukupno (H 2) = m II (H 2) + m III (H 2) = 0,4 g + 0,8 g = 1,2 g
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (otopina ZnSO 4) + m ref. (Mg) + m ref. (HCl otopina) – m ukupno. (H 2) = 161 g + 14,4 g + 292 g – 1,2 g = 466,2 g
Maseni udio klorovodika u dobivenoj otopini jednak je:
ω(HCl) = m ostatak. (HCl)/m (otopina) 100% = 29,2 g/466,2 g 100% = 6,26%
Zadatak br.14
Zagrijan je cinkov oksid mase 16,2 g i kroz njega je propušten ugljikov monoksid obujma 1,12 litara. Ugljikov monoksid potpuno je reagirao. Dobiveni čvrsti ostatak je otopljen u 60 g 40% otopine natrijevog hidroksida. Odredite maseni udio natrijeva hidroksida u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 10,62%
Obrazloženje:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2 (II)
ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 (III)
ν ref. (ZnO) = m ref. (ZnO)/M(ZnO) = 16,2 g / 81 g/mol = 0,2 mol
ν ref. (CO) = V ref. (CO)/V m = 1,12 L/22,4 L/mol = 0,05 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν . (ZnO) = ν(CO), a prema uvjetima zadatka i količina tvari ugljikov monoksid 4 puta manje od količine tvari cinkovog oksida (0,05 mol CO i 0,2 mol ZnO), pa cinkov oksid nije potpuno reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν ref. (ZnO) = 0,2 mol i ν ostalo. (ZnO) = 0,2 mol – 0,05 mol = 0,15 mol.
m odmor. (ZnO) = ν ostalo. (ZnO) M(ZnO) = 0,15 mol 81 g/mol = 12,15 g
m(Zn) = ν(Zn) M(Zn) = 0,05 mol 65 g/mol = 3,25 g
Izračunajmo masu i količinu natrijevog hidroksida:
m ref. (NaOH) = m ref. (otopina NaOH) ω(NaOH) = 60 g 0,4 = 24 g
ν ref. (NaOH) = m ref. (NaOH)/M(NaOH) = 24 g/40 g/mol = 0,6 mol
Prema reakcijskim jednadžbama (II) i (III) ν II (NaOH) = 2ν(Zn) i ν III (NaOH) = 2ν ostalo. (ZnO), dakle, ukupna količina i masa reagirajuće lužine jednake su:
ν ukupno (NaOH) = ν II (NaOH) + ν III (NaOH) = 2ν(Zn) + 2ν ostatak. (ZnO) = 2 0,05 mol + 2 0,15 mol = 0,4 mol
m reagirati. (NaOH) = ν reagirati. (NaOH) M(NaOH) = 0,4 mol 40 g/mol = 16 g
m odmor. (NaOH) = m ref. (NaOH) - m reagirati. (NaOH) = 24 g – 16 g = 8 g
Za izračun mase konačne otopine potrebno je izračunati masu vodika oslobođenog kao rezultat reakcije (II):
ν odmor. (Zn) = ν(H 2) = 0,05 mol i m(H 2) = ν(H 2) M(H 2) = 0,05 mol 2 g/mol = 0,1 g
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (otopina NaOH) + m(Zn) + m ostatak. (ZnO) – m(H 2) = 60 g + 12,15 g + 3,25 g – 0,1 g = 75,3 g
Maseni udio lužine u dobivenoj otopini jednak je:
ω(NaOH) = m ostatak. (NaOH)/m (otopina) 100% = 8 g/75,3 g 100% = 10,62%
Zadatak br.15
U 10% otopinu soli dobivenu otapanjem 37,9 g olovnog šećera ((CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O) u vodi dodano je 7,8 g cinka. Nakon završetka reakcije u dobivenu smjesu dodano je 156 g 10% otopine natrijeva sulfida. Odredite maseni udio natrijeva sulfida u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 1,71%
Obrazloženje:
Kada cinkov sulfat stupi u interakciju s magnezijem, dolazi do reakcije supstitucije:
ν ref. ((CH 3 COO) 2 Pb · 3H 2 O) = ν van. ((CH 3 COO) 2 Pb) = m ref. ((CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O)/M((CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O) = 37,9 g /379 g/mol = 0,1 mol
ν ref. (Zn) = m ref. (Zn)/M(Zn) = 7,8 g/65 g/mol = 0,12 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(Zn) = ν((CH 3 COO) 2 Pb), a prema uvjetu zadatka, količina supstance olovnog acetata manja je od količine supstance cinka (0,1 mol (CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O i 0,12 mol Zn), pa cink nije potpuno reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν ref. ((CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O) = ν((CH 3 COO) 2 Zn) = ν(Pb) = ν reagirati. (Zn) = 0,1 mol i ν ostalo. (Zn) = 0,12 mol – 0,1 mol = 0,02 mol.
m(Pb) = ν(Pb) M(Pb) = 0,1 mol 207 g/mol = 20,7 g
m odmor. (Zn) = ν odmor. (Zn) M(Zn) = 0,02 mol 65 g/mol = 1,3 g
ν ref. ((CH 3 COO) 2 Pb · 3H 2 O) = ν van. ((CH 3 COO) 2 Pb) = 0,1 mol, dakle,
m((CH 3 COO) 2 Pb) = ν((CH 3 COO) 2 Pb) M((CH 3 COO) 2 Pb) = 0,1 mol 325 g/mol = 32,5 g
m ref. (otopina CH 3 COO) 2 Pb) = m((CH 3 COO) 2 Pb)/ω((CH 3 COO) 2 Pb) 100% = 32,5 g/10% 100% = 325 g
Izračunajmo masu i količinu tvari natrijeva sulfida:
m ref. (Na2S) = m ref. (otopina Na 2 S) ω(Na 2 S) = 156 g 0,1 = 15,6 g
ν ref. (Na2S) = m ref. (Na 2 S)/M(Na 2 S) = 15,6 g/78 g/mol = 0,2 mol
ν odmor. (Na 2 S) = ν van. (Na 2 S) – ν reagiraju. (Na 2 S) = 0,2 mol – 0,1 mol = 0,1 mol
m odmor. (Na 2 S) = ν reagirati. (Na 2 S) M(Na 2 S) = 0,1 mol 78 g/mol = 7,8 g
ν((CH 3 COO) 2 Zn) = ν(ZnS) = 0,1 mol i m(ZnS) = ν(ZnS) M(ZnS) = 0,1 mol 97 g/mol = 9,7 g
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (otopina (CH 3 COO) 2 Pb) + m ref. (Zn) – m odmor. (Zn) – m(Pb) + m ref. (Na 2 S otopina) – m(ZnS) = 325 g + 7,8 g – 1,3 g – 20,7 g + 156 g - 9,7 g = 457,1 g
Maseni udio natrijeva sulfida u dobivenoj otopini jednak je:
ω(Na 2 S) = m odmor. (Na 2 S)/m (otopina) 100% = 7,8 g/457,1 g 100% = 1,71%
Zadatak br.16
Zagrijan je cinkov oksid mase 32,4 g i kroz njega je propušten ugljikov monoksid obujma 2,24 litre. Ugljikov monoksid potpuno je reagirao. Dobiveni čvrsti ostatak je otopljen u 224 g 40% otopine kalijevog hidroksida. Odredite maseni udio kalijevog hidroksida u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 17,6%
Obrazloženje:
Kada cinkov oksid stupa u interakciju s ugljikovim monoksidom, dolazi do oksidacijsko-redukcijske reakcije:
ZnO + CO → Zn + CO 2 (grijanje) (I)
Nastali cink i neizreagirani cinkov oksid reagiraju s otopinom natrijevog hidroksida:
ZnO + 2KOH + H 2 O → K 2 (III)
Izračunajmo količinu cinkovog oksida i ugljikovog monoksida koji reagiraju (I):
ν ref. (ZnO) = m ref. (ZnO)/M(ZnO) = 32,4 g / 81 g/mol = 0,4 mol
ν ref. (CO) = V ref. (CO)/V m = 2,24 L/22,4 L/mol = 0,1 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν . (ZnO) = ν(CO), a prema uvjetima zadatka količina tvari ugljikovog monoksida je 4 puta manja od količine tvari cinkovog oksida (0,1 mol CO i 0,4 mol ZnO), pa je cinkov oksid ne reagirati u potpunosti.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν ref. (ZnO) = 0,4 mol i ν ostatak. (ZnO) = 0,4 mol – 0,1 mol = 0,3 mol.
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati mase nastalog cinka i neizreagiranog cinkovog oksida:
m odmor. (ZnO) = ν ostalo. (ZnO) M(ZnO) = 0,3 mol 81 g/mol = 24,3 g
m(Zn) = ν(Zn) M(Zn) = 0,1 mol 65 g/mol = 6,5 g
Izračunajmo masu i količinu natrijevog hidroksida:
m ref. (KOH) = m ref. (KOH otopina) ω(KOH) = 224 g 0,4 = 89,6 g
ν ref. (KOH) = m ref. (KOH)/M(KOH) = 89,6 g/56 g/mol = 1,6 mol
Prema reakcijskim jednadžbama (II) i (III) ν II (KOH) = 2ν(Zn) i ν III (KOH) = 2ν ostalo. (ZnO), dakle, ukupna količina i masa reagirajuće lužine jednake su:
ν ukupno (KOH) = ν II (KOH) + ν III (KOH) = 2ν(Zn) + 2ν ostatak. (ZnO) = 2 0,1 mol + 2 0,3 mol = 0,8 mol
m reagirati. (KOH) = ν reagirati. (KOH) M(KOH) = 0,8 mol 56 g/mol = 44,8 g
Izračunajmo masu neizreagirane lužine:
m odmor. (KOH) = m ref. (KOH) - m reagirati. (KOH) = 89,6 g – 44,8 g = 44,8 g
Za izračun mase konačne otopine potrebno je izračunati masu vodika oslobođenog kao rezultat reakcije (II):
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (Otopina KOH) + m(Zn) + m ostatak. (ZnO) – m(H 2) = 224 g + 6,5 g + 24,3 g – 0,2 g = 254,6 g
Maseni udio lužine u dobivenoj otopini jednak je:
ω(KOH) = m ostatak. (KOH)/m (otopina) 100% = 44,8 g/254,6 g 100% = 17,6%
Zadatak br.17
U 10% otopinu soli dobivenu otapanjem 75,8 g olovnog šećera ((CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O) u vodi dodano je 15,6 g cinka. Nakon završetka reakcije, u dobivenu smjesu dodano je 312 g 10% otopine natrijeva sulfida. Odredite maseni udio natrijeva sulfida u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 1,71%
Obrazloženje:
Kada cinkov sulfat stupi u interakciju s magnezijem, dolazi do reakcije supstitucije:
Zn + (CH 3 COO) 2 Pb → (CH 3 COO) 2 Zn + Pb↓ (I)
Izračunajmo količinu olova i cink acetata koji reagiraju (I):
ν ref. ((CH 3 COO) 2 Pb · 3H 2 O) = ν van. ((CH 3 COO) 2 Pb) = m ref. ((CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O)/M((CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O) = 75,8 g /379 g/mol = 0,2 mol
ν ref. (Zn) = m ref. (Zn)/M(Zn) = 15,6 g/65 g/mol = 0,24 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(Zn) = ν((CH 3 COO) 2 Pb), a prema uvjetu zadatka, količina supstance olovnog acetata manja je od količine supstance cinka (0,2 mol (CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O i 0,24 mol Zn), pa cink nije potpuno reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν ref. ((CH 3 COO) 2 Pb 3H 2 O) = ν((CH 3 COO) 2 Zn) = ν(Pb) = ν reagirati. (Zn) = 0,2 mol i ν ostalo. (Zn) = 0,24 mol – 0,2 mol = 0,04 mol.
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati mase nastalog olova, neizreagiranog cinka i početne otopine olovnog šećera:
m odmor. (Pb) = ν odmor. (Pb) M(Pb) = 0,2 mol 207 g/mol = 41,4 g
m odmor. (Zn) = ν odmor. (Zn) M(Zn) = 0,04 mol 65 g/mol = 2,6 g
ν ref. ((CH 3 COO) 2 Pb · 3H 2 O) = ν van. ((CH 3 COO) 2 Pb) = 0,2 mol, dakle,
m((CH 3 COO) 2 Pb) = ν((CH 3 COO) 2 Pb) M((CH 3 COO) 2 Pb) = 0,2 mol 325 g/mol = 65 g
m ref. (otopina CH 3 COO) 2 Pb) = m((CH 3 COO) 2 Pb)/ω((CH 3 COO) 2 Pb) 100% = 65 g/10% 100% = 650 g
Cinkov acetat nastao reakcijom (I) reagira s otopinom natrijeva sulfida:
(CH 3 COO) 2 Zn + Na 2 S → ZnS↓ + 2CH 3 COONa (II)
Izračunajmo masu i količinu tvari natrijeva sulfida:
m ref. (Na2S) = m ref. (otopina Na 2 S) ω(Na 2 S) = 312 g 0,1 = 31,2 g
ν ref. (Na2S) = m ref. (Na 2 S)/M(Na 2 S) = 31,2 g/78 g/mol = 0,4 mol
Prema jednadžbi reakcije (II) ν((CH 3 COO) 2 Zn) = ν(Na 2 S), dakle, količina neizreagiranog natrijeva sulfida jednaka je:
ν odmor. (Na 2 S) = ν van. (Na 2 S) – ν reagiraju. (Na 2 S) = 0,4 mol – 0,2 mol = 0,2 mol
m odmor. (Na 2 S) = ν reagirati. (Na 2 S) M(Na 2 S) = 0,2 mol 78 g/mol = 15,6 g
Za izračunavanje mase konačne otopine potrebno je izračunati masu cink sulfida:
ν((CH 3 COO) 2 Zn) = ν(ZnS) = 0,2 mol i m(ZnS) = ν(ZnS) M(ZnS) = 0,2 mol 97 g/mol = 19,4 g
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (otopina (CH 3 COO) 2 Pb) + m ref. (Zn) – m odmor. (Zn) – m(Pb) + m ref. (Na 2 S otopina) – m(ZnS) = 650 g + 15,6 g – 2,6 g – 41,4 g + 312 g - 19,4 g = 914,2 g
Maseni udio natrijeva sulfida u dobivenoj otopini jednak je:
ω(Na 2 S) = m odmor. (Na 2 S)/m (otopina) 100% = 15,6 g/914,2 g 100% = 1,71%
Zadatak br.18
U 10% otopinu soli dobivenu otapanjem 50 g bakrenog sulfata (CuSO 4 5H 2 O) u vodi dodano je 19,5 g cinka. Nakon završetka reakcije u dobivenu smjesu dodano je 200 g 30%-tne otopine natrijevog hidroksida. Odredite maseni udio natrijeva hidroksida u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 3,8%
Obrazloženje:
Kada bakar (II) sulfat reagira s cinkom, dolazi do reakcije supstitucije:
Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu (I)
Izračunajmo količinu bakrenog sulfata i cinka koji reagiraju (I):
ν(CuSO 4 5H 2 O) = m(CuSO 4 5H 2 O)/M(CuSO 4 5H 2 O) = 50 g / 250 g/mol = 0,2 mol
ν(Zn) = m(Zn)/M(Zn) = 19,5 g/65 g/mol = 0,3 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(Zn) = ν(CuSO 4), a prema uvjetima zadatka, količina bakrenog sulfata je deficitarna (0,2 mol CuSO 4 5H 2 O i 0,3 mol Zn) , pa cink nije u potpunosti reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν(CuSO 4 · 5H 2 O) = ν(ZnSO 4) = ν(Cu) = ν reagira. (Zn) = 0,2 mol i ν ostalo. (Zn) = 0,3 mol – 0,2 mol = 0,1 mol.
Za daljnji izračun mase konačne otopine potrebno je znati masu nastalog bakra (reakcija (I)) i početne otopine bakrenog sulfata:
m(Cu) = ν(Cu) M(Cu) = 0,2 mol 64 g/mol = 12,8 g
ν(CuSO 4 5H 2 O) = ν(CuSO 4) = 0,2 mol, dakle, m(CuSO 4) = ν(CuSO 4) M(CuSO 4) = 0,2 mol 160 g/mol = 32 g
m ref. (otopina CuSO 4) = m(CuSO 4)/ω(CuSO 4) 100% = 32 g/10% 100% = 320 g
Cink i cink sulfat koji nisu potpuno reagirali u reakciji (I) reagiraju s otopinom natrijevog hidroksida u kompleksnu sol - natrijev tetrahidroksocinkat:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2 (II)
ZnSO 4 + 4NaOH → Na 2 + Na 2 SO 4 (III)
Izračunajmo masu i količinu natrijevog hidroksida:
m ref. (NaOH) = m ref. (otopina NaOH) ω(NaOH) = 200 g 0,3 = 60 g
ν ref. (NaOH) = m ref. (NaOH)/M(NaOH) = 60 g/40 g/mol = 1,5 mol
Prema reakcijskim jednadžbama (II) i (III) ν II (NaOH) = 2ν ostalo. (Zn) i ν III (NaOH) = 4ν(ZnSO 4), dakle, ukupna količina i masa lužine koja reagira je jednaka:
ν ukupno (NaOH) = ν II (NaOH) + ν III (NaOH) = 2 0,1 mol + 4 0,2 mol = 1 mol
m reagirati. (NaOH) = ν reagirati. (NaOH) M(NaOH) = 1 mol 40 g/mol = 40 g
Izračunajte masu neizreagirane lužine:
m odmor. (NaOH) = m ref. (NaOH) - m reagirati. (NaOH) = 60 g – 40 g = 20 g
Za izračun mase konačne otopine potrebno je izračunati masu vodika oslobođenog kao rezultat reakcije (II):
ν odmor. (Zn) = ν(H 2) = 0,1 mol i m(H 2) = ν(H 2) M(H 2) = 0,1 mol 2 g/mol = 0,2 g
Masu dobivene otopine izračunavamo po formuli (ne uzimamo u obzir masu cinka koji nije reagirao u reakciji (I), jer on prelazi u otopinu u reakcijama (II) i (III):
m(rješenje) = m van. (otopina CuSO 4) + m ref. (Zn) - m(Cu) + m ref. (NaOH otopina) – m(H 2) = 320 g + 19,5 g – 12,8 g + 200 g – 0,2 g = 526,5 g
Maseni udio lužine u dobivenoj otopini jednak je:
ω(NaOH) = m ostatak. (NaOH)/m (otopina) 100% = 20 g/526,5 g 100% = 3,8%
Zadatak br.19
Kao rezultat otapanja smjese praha bakra i bakrova (II) oksida u koncentriranoj sumpornoj kiselini, oslobođen je plin sumpor dioksid volumena 8,96 litara i nastala je otopina mase 400 g s masenim udjelom bakrovog (II) sulfata. od 20%. Izračunajte maseni udio bakrova (II) oksida u početnoj smjesi.
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 23,81%
Obrazloženje:
Kada bakar i bakrov (II) oksid reagiraju s koncentriranom sumpornom kiselinom, dolazi do sljedećih reakcija:
Cu + 2H 2 SO 4 → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (I)
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O (II)
Izračunajmo masu i količinu bakrovog (II) sulfata:
m(CuSO 4) = m(CuSO 4) ω(CuSO 4) = 400 g 0,2 = 80 g
ν(CuSO 4) = m(CuSO 4)/M(CuSO 4) = 80 g /160 g/mol = 0,5 mol
Izračunajmo količinu sumpornog dioksida:
ν(SO 2) = V(SO 2)/V m = 8,96 l/22,4 l/mol = 0,4 mol
Prema reakcijskoj jednadžbi (I) ν(Cu) = ν(SO 2) = ν I (CuSO 4), dakle, ν(Cu) = ν I (CuSO 4) = 0,4 mol.
Budući da je ν ukupno. (CuSO 4) = ν I (CuSO 4) + ν II (CuSO 4), zatim ν II (CuSO 4) = ν ukupno. (CuSO 4) - ν I (CuSO 4) = 0,5 mol – 0,4 mol = 0,1 mol.
Prema reakcijskoj jednadžbi (II) ν II (CuSO 4) = ν(CuO), dakle, ν(CuO) = 0,1 mol.
Izračunajmo mase bakra i bakrova (II) oksida:
m(Cu) = M(Cu) ∙ ν(Cu) = 64 g/mol ∙ 0,4 mol = 25,6 g
m(CuO) = M(CuO) ∙ ν(CuO) = 80 g/mol ∙ 0,1 mol = 8 g
Ukupna smjesa koju čine bakar i bakrov(II) oksid je:
m(mješavine) = m(CuO) + m(Cu) = 25,6 g + 8 g = 33,6 g
Izračunajmo maseni udio bakrova (II) oksida:
ω(CuO) = m(CuO)/m(mješavine) ∙ 100% = 8 g/33,6 g ∙ 100% = 23,81%
Zadatak br.20
Zagrijavanjem 28,4 g praha cinka i cinkovog oksida na zraku se njegova masa povećala za 4 g. Izračunajte volumen otopine kalijevog hidroksida s masenim udjelom 40 % i gustoćom 1,4 g/ml. koji će biti potreban za otapanje početne smjese.
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 80 ml
Obrazloženje:
Kada se cink zagrijava na zraku, cink oksidira i prelazi u oksid:
2Zn + O 2 → 2ZnO(I)
Budući da se masa smjese povećala, to povećanje dogodilo se zbog mase kisika:
ν(O 2) = m(O 2)/M(O 2) = 4 g /32 g/mol = 0,125 mol, dakle, količina cinka je dvostruko veća od količine tvari i mase kisika, dakle
ν(Zn) = 2ν(O 2) = 2 0,125 mol = 0,25 mol
m(Zn) = M(Zn) ν(Zn) = 0,25 mol 65 g/mol = 16,25 g
Izračunajmo masu i količinu tvari cinkovog oksida koja je jednaka:
m(ZnO) = m(smjese) – m(Zn) = 28,4 g – 16,25 g = 12,15 g
ν(ZnO) = m(ZnO)/M(ZnO) = 12,15 g/81 g/mol = 0,15 mol
I cink i cinkov oksid reagiraju s kalijevim hidroksidom:
Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2 (II)
ZnO + 2KOH + H 2 O → K 2 (III)
Prema jednadžbama reakcija (II) i (III) ν I (KOH) = 2ν(Zn) i ν II (KOH) = 2ν(ZnO), dakle, ukupna količina tvari i masa kalijevog hidroksida su jednak:
ν(KOH) = 2ν(Zn) + 2ν(ZnO) = 2 ∙ 0,25 mol + 2 ∙ 0,15 mol = 0,8 mol
m(KOH) = M(KOH) ∙ ν(KOH) = 56 g/mol ∙ 0,8 mol = 44,8 g
Izračunajmo masu otopine kalijevog hidroksida:
m(KOH otopina) = m(KOH)/ω(KOH) ∙ 100% = 44,8 g/40% ∙ 100% = 112 g
Volumen otopine kalijevog hidroksida jednak je:
V(KOH otopina) = m(KOH)/ρ(KOH) = 112 g/1,4 g/mol = 80 ml
Zadatak br.21
Smjesa magičnog oksida i magnezijevog karbonata mase 20,5 g zagrijana je do konstantne mase, pri čemu se masa smjese smanjila za 5,5 g. Nakon toga je kruti ostatak potpuno reagirao s otopinom sumporne kiseline masenog udjela 28 % i gustoće 1,2 g/ml. Izračunajte volumen otopine sumporne kiseline koji je potreban za otapanje tog ostatka.
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 109,375 ml
Obrazloženje:
Kada se grije, magnezijev karbonat se razgrađuje na magnezijev oksid i ugljični dioksid:
MgCO 3 → MgO + CO 2 (I)
Magnezijev oksid reagira s otopinom sumporne kiseline prema jednadžbi:
MgO + H 2 SO 4 → MgSO 4 + H 2 O (II)
Masa smjese magnezijevog oksida i karbonata smanjila se zbog oslobođenog ugljičnog dioksida.
Izračunajmo količinu nastalog ugljičnog dioksida:
ν(CO 2) = m(CO 2)/M(CO 2) = 5,5 g /44 g/mol = 0,125 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν(CO 2) = ν I (MgO), dakle, ν I (MgO) = 0,125 mol
Izračunajmo masu izreagiranog magnezijevog karbonata:
m(MgCO 3) = ν(MgCO 3) ∙ M(MgCO 3) = 84 g/mol ∙ 0,125 mol = 10,5 g
Izračunajmo masu i količinu tvari magnezijevog oksida u početnoj smjesi:
m(MgO) = m(mješavina) - m(MgCO 3) = 20,5 g – 10,5 g = 10 g
ν(MgO) = m(MgO)/M(MgO) = 10 g/40 g/mol = 0,25 mol
Ukupna količina magnezijevog oksida je:
ν ukupno (MgO) = ν I (MgO) + ν(MgO) = 0,25 mol + 0,125 mol = 0,375 mol
Prema jednadžbi reakcije (II) ν total. (MgO) = ν(H 2 SO 4), dakle, ν(H 2 SO 4) = 0,375 mol.
Izračunajmo masu sumporne kiseline:
m(H 2 SO 4) = ν(H 2 SO 4) ∙ M(H 2 SO 4) = 0,375 mol ∙ 98 g/mol = 36,75 g
Izračunajmo masu i volumen otopine sumporne kiseline:
m(otopina H 2 SO 4) = m(H 2 SO 4)/ω(H 2 SO 4) ∙ 100% = 36,75 g/28% ∙ 100% = 131,25 g
V(otopina H 2 SO 4) = m(otopina H 2 SO 4)/ρ(otopina H 2 SO 4) = 131,25 g/1,2 g/ml = 109,375 ml
Zadatak br.22
Volumen od 6,72 L (n.s.) vodika je prošao preko zagrijanog praha bakrova (II) oksida i vodik je potpuno reagirao. Rezultat je bio 20,8 g krutog ostatka. Ovaj ostatak je otopljen u koncentriranoj sumpornoj kiselini mase 200 g. Odredite maseni udio soli u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 25,4%
Obrazloženje:
Kad vodik prolazi preko bakrovog (II) oksida, bakar se reducira:
CuO + H 2 → Cu + H 2 O (grijanje) (I)
Čvrsti ostatak, koji se sastoji od metalnog bakra i neizreagiranog bakrovog (II) oksida, reagira s koncentriranom sumpornom kiselinom prema jednadžbama:
Cu + 2H 2 SO 4 (konc.) → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (II)
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O (III)
Izračunajmo količinu vodika uključenog u redukciju bakrova (II) oksida:
ν(H 2) = V(H 2)/V m = 6,72 l/22,4 l/mol = 0,3 mol,
ν(H 2) = ν(Cu) = 0,3 mol, prema tome m(Cu) = 0,3 mol 64 g/mol = 19,2 g
Izračunajmo masu neizreagiranog CuO, znajući masu krutog ostatka:
m(CuO) = m(kruti ostatak) – m(Cu) = 20,8 g – 19,2 g = 1,6 g
Izračunajmo količinu bakrovog (II) oksida:
ν(CuO) = m(CuO)/M(CuO) = 1,6 g/80 g/mol = 0,02 mol
Prema jednadžbi (I) ν(Cu) = ν I (CuSO 4), prema jednadžbi (II) ν(CuO) = ν II (CuSO 4), dakle, ν ukupno. (CuSO 4) = ν II (CuSO 4) + ν III (CuSO 4) = 0,3 mol + 0,02 mol = 0,32 mol.
Izračunajmo ukupnu masu bakrovog (II) sulfata:
m ukupno (CuSO 4) = ν ukupno. (CuSO 4) M(CuSO 4) = 0,32 mol 160 g/mol = 51,2 g
Da bi se izračunala masa dobivene otopine, potrebno je uzeti u obzir masu sumpornog dioksida oslobođenog u reakciji (II):
ν(Cu) = ν(SO 2), dakle, ν(SO 2) = 0,3 mol i m(SO 2) = ν(SO 2) M(SO 2) = 0,3 mol 64 g/ mol = 19,2 g
Izračunajmo masu dobivene otopine:
m(otopina) = m(kruti ostatak) + m(otopina H 2 SO 4) – m(SO 2) = 20,8 g + 200 g – 19,2 g = 201,6 g
Maseni udio bakar (II) sulfata u dobivenoj otopini jednak je:
ω(CuSO 4) = m(CuSO 4)/m (otopina) 100% = 51,2 g/201,6 g 100% = 25,4%
Zadatak br.23
U 10% otopinu soli dobivenu otapanjem 114,8 g cink sulfat kristal hidrata (ZnSO 4 7H 2 O) u vodi dodano je 12 g magnezija. Nakon završetka reakcije, u dobivenu smjesu dodano je 365 g 20% klorovodične kiseline. Odredite maseni udio klorovodika u dobivenoj otopini (zanemarimo procese hidrolize).
U svom odgovoru zapišite jednadžbe reakcija koje su navedene u postavci zadatka i navedite sve potrebne izračune (navedite mjerne jedinice izvornih fizikalnih veličina).
Odgovor: 3,58%
Obrazloženje:
Kada cinkov sulfat stupi u interakciju s magnezijem, dolazi do reakcije supstitucije:
Mg + ZnSO 4 → MgSO 4 + Zn (I)
Izračunajmo količinu cinkovog i magnezijevog sulfata koji reagiraju (I):
ν ref. (ZnSO 4 7H 2 O) = ν(ZnSO 4) = m ref. (ZnSO 4 7H 2 O)/M(ZnSO 4 7H 2 O) = 114,8 g /287 g/mol = 0,4 mol
ν ref. (Mg) = m ref. (Mg)/M(Mg) = 12 g/24 g/mol = 0,5 mol
Prema jednadžbi reakcije (I) ν ref. (Mg) = ν(ZnSO 4), a prema uvjetima zadatka količina supstance cink sulfata (0,4 mol ZnSO 4 · 7H 2 O i 0,5 mol Mg), dakle magnezij nije potpuno reagirao.
Izračun provodimo na temelju nedostatka tvari, dakle, ν ref. (ZnSO 4 7H 2 O) = ν(MgSO 4) = ν(Zn) = ν reagirati. (Mg) = 0,4 mol i ν ostatak. (Mg) = 0,5 mol – 0,4 mol = 0,1 mol.
Za daljnje izračunavanje mase početne otopine cink sulfata:
ν ref. (ZnSO 4 · 7H 2 O) = ν van. (ZnSO 4) = 0,4 mol, dakle, m(ZnSO 4) = ν(ZnSO 4) M(ZnSO 4) = 0,4 mol 161 g/mol = 64,4 g
m ref. (otopina ZnSO 4) = m(ZnSO 4)/ω(ZnSO 4) 100% = 64,4 g/10% 100% = 644 g
Magnezij i cink mogu reagirati s otopinom klorovodične kiseline:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 (II)
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 (III)
Izračunajmo masu klorovodika u otopini:
m ref. (HCl) = m ref. (Otopina HCl) ω(HCl) = 365 g 0,2 = 73 g
Prema reakcijskim jednadžbama (II) i (III), ν II (HCl) = 2ν(Zn) i ν III (HCl) = 2ν(Mg), dakle, ukupna količina i masa reagirajućeg klorovodika su:
ν reagirati. (HCl) = ν II (HCl) + ν III (HCl) = 2ν(Zn) + 2ν(Mg) = 2 0,1 mol + 2 0,4 mol = 1 mol
m reagirati. (HCl) = ν reagirati. (HCl) M(HCl) = 1 mol 36,5 g/mol = 36,5 g
Izračunajmo masu neizreagirane klorovodične kiseline:
m odmor. (HCl) = m ref. (HCl) - m reagirati. (HCl) = 73 g – 36,5 g = 36,5 g
Za izračun mase konačne otopine potrebno je izračunati masu vodika koji se oslobađa kao rezultat reakcija (II) i (III):
ν(Zn) = ν II (H 2) = 0,1 mol i m II (H 2) = ν II (H 2) M(H 2) = 0,1 mol 2 g/mol = 0,2 G
ν odmor. (Mg) = ν III (H 2) = 0,4 mol i m III (H 2) = ν III (H 2) M(H 2) = 0,4 mol 2 g/mol = 0,8 g
m ukupno (H 2) = m II (H 2) + m III (H 2) = 0,2 g + 0,8 g = 1 g
Masa dobivene otopine izračunava se pomoću formule:
m(rješenje) = m van. (otopina ZnSO 4) + m ref. (Mg) + m ref. (HCl otopina) – m ukupno. (H 2) = 644 g + 12 g + 365 g – 1 g = 1020 g
Maseni udio klorovodične kiseline u dobivenoj otopini jednak je:
ω(HCl) = m ostatak. (HCl)/m (otopina) 100% = 36,5 g/1020 g 100% = 3,58%
Metode rješavanja problema u kemiji
Prilikom rješavanja problema morate se voditi nekoliko jednostavnih pravila:
- Pažljivo pročitajte uvjete zadatka;
- Zapišite što je dano;
- Pretvorite, ako je potrebno, jedinice fizičkih veličina u SI jedinice (dopuštene su neke izvansustavne jedinice, na primjer litre);
- Zapišite, ako je potrebno, jednadžbu reakcije i rasporedite koeficijente;
- Riješite problem koristeći pojam količine tvari, a ne metodu crtanja proporcija;
- Zapiši odgovor.
Da biste se uspješno pripremili za kemiju, trebate pažljivo razmotriti rješenja zadataka iz teksta, a dovoljan broj njih i sami riješiti. U procesu rješavanja zadataka učvršćuju se osnovne teorijske postavke kolegija kemije. Zadatke je potrebno rješavati kroz cijelo vrijeme učenja kemije i pripreme za ispit.
Možete koristiti zadatke na ovoj stranici ili možete preuzeti dobru zbirku zadataka i vježbi s rješenjem standardnih i kompliciranih zadataka (M. I. Lebedeva, I. A. Ankudimova): download.
Mol, molarna masa
Molarna masa– je omjer mase tvari i količine tvari, tj.
M(x) = m(x)/ν(x), (1)
gdje je M(x) molarna masa tvari X, m(x) je masa tvari X, ν(x) je količina tvari X. SI jedinica molarne mase je kg/mol, ali jedinica g /mol obično se koristi. Jedinica mase – g, kg. SI jedinica za količinu tvari je mol.
Bilo koje problem iz kemije riješen kroz količinu tvari. Morate zapamtiti osnovnu formulu:
ν(x) = m(x)/ M(x) = V(x)/V m = N/NA, (2)
gdje je V(x) volumen tvari X(l), V m je molarni volumen plina (l/mol), N je broj čestica, N A je Avogadrova konstanta.
1. Odredi masu natrijev jodid NaI količina tvari 0.6 mol.
S obzirom: ν(NaI)= 0,6 mol.
Pronaći: m(NaI) =?
Otopina. Molarna masa natrijevog jodida je:
M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 g/mol
Odredite masu NaI:
m(NaI) = ν(NaI) M(NaI) = 0,6 150 = 90 g.
2. Odredite količinu tvari atomski bor sadržan u natrijevom tetraboratu Na 2 B 4 O 7 mase 40,4 g.
S obzirom: m(Na2B4O7) = 40,4 g.
Pronaći: ν(B)=?
Otopina. Molarna masa natrijeva tetraborata je 202 g/mol. Odredite količinu tvari Na 2 B 4 O 7:
ν(Na 2 B 4 O 7) = m (Na 2 B 4 O 7)/ M (Na 2 B 4 O 7) = 40,4/202 = 0,2 mol.
Podsjetimo se da 1 mol molekule natrijeva tetraborata sadrži 2 mola atoma natrija, 4 mola atoma bora i 7 mola atoma kisika (vidi formulu natrijeva tetraborata). Tada je količina atomske tvari bora jednaka: ν(B) = 4 ν (Na 2 B 4 O 7) = 4 0,2 = 0,8 mol.
Izračuni prema kemijske formule. Maseni udio.
Maseni udio tvari je omjer mase određene tvari u sustavu i mase cijelog sustava, tj. ω(X) =m(X)/m, gdje je ω(X) maseni udio tvari X, m(X) masa tvari X, m masa cijelog sustava. Maseni udio je bezdimenzijska veličina. Izražava se kao razlomak jedinice ili kao postotak. Na primjer, maseni udio atomskog kisika je 0,42, odnosno 42%, tj. ω(O)=0,42. Maseni udio atomskog klora u natrijevom kloridu je 0,607, odnosno 60,7%, t j . ω(Cl)=0,607.
3. Odredite maseni udio kristalizacijska voda u barijevom kloridu dihidratu BaCl 2 2H 2 O.
Otopina: Molarna masa BaCl 2 2H 2 O je:
M(BaCl 2 2H 2 O) = 137+ 2 35,5 + 2 18 = 244 g/mol
Iz formule BaCl 2 2H 2 O proizlazi da 1 mol barijevog klorida dihidrata sadrži 2 mola H 2 O. Iz ovoga možemo odrediti masu vode sadržane u BaCl 2 2H 2 O:
m(H2O) = 2 18 = 36 g.
Odredite maseni udio kristalizacijske vode u barijevom kloridu dihidratu BaCl 2 2H 2 O.
ω(H2O) = m(H20)/ m(BaCl22H20) = 36/244 = 0,1475 = 14,75%.
4. Iz uzorka stijene mase 25 g koji sadrži mineral argentit Ag 2 S izolirano je srebro mase 5,4 g. Odredite maseni udio argentita u uzorku.
S obzirom m(Ag) = 5,4 g; m = 25 g.
Pronaći: ω(Ag 2 S) =?
Otopina: određujemo količinu srebrne supstance koja se nalazi u argentitu: ν(Ag) =m(Ag)/M(Ag) = 5,4/108 = 0,05 mol.
Iz formule Ag 2 S proizlazi da je količina tvari argentita upola manja od količine tvari srebra. Odredite količinu tvari argentita:
ν(Ag 2 S)= 0,5 ν(Ag) = 0,5 0,05 = 0,025 mol
Izračunavamo masu argentita:
m(Ag 2 S) = ν(Ag 2 S) M(Ag 2 S) = 0,025 248 = 6,2 g.
Sada odredimo maseni udio argentita u uzorku stijene mase 25 g.
ω(Ag 2 S) = m(Ag 2 S)/ m = 6,2/25 = 0,248 = 24,8%.
Izvođenje spojenih formula
5. Odredite najjednostavniju formulu spoja kalija s manganom i kisikom, ako su maseni udjeli elemenata u ovoj tvari 24,7, 34,8 odnosno 40,5%.
S obzirom: ω(K) = 24,7%; ω(Mn) = 34,8%; ω(O) = 40,5%.
Pronaći: formula spoja.
Otopina: za izračune odabiremo masu spoja jednaku 100 g, tj. m=100 g Mase kalija, mangana i kisika bit će:
m (K) = m ω (K); m (K) = 100 0,247 = 24,7 g;
m (Mn) = m ω(Mn); m (Mn) = 100 0,348 = 34,8 g;
m (O) = m ω (O); m(O) = 100 0,405 = 40,5 g.
Određujemo količine atomskih tvari kalija, mangana i kisika:
ν(K)= m(K)/ M(K) = 24,7/39= 0,63 mol
ν(Mn)= m(Mn)/ M(Mn) = 34,8/ 55 = 0,63 mol
ν(O)= m(O)/ M(O) = 40,5/16 = 2,5 mol
Nalazimo omjer količina tvari:
ν(K) : ν(Mn) : ν(O) = 0,63 : 0,63 : 2,5.
Dijeljenjem desne strane jednakosti s manjim brojem (0,63) dobivamo:
ν(K) : ν(Mn) : ν(O) = 1:1:4.
Stoga je najjednostavnija formula za spoj KMnO 4.
6. Izgaranjem 1,3 g tvari nastalo je 4,4 g ugljičnog monoksida (IV) i 0,9 g vode. Pronaći molekularna formula tvar ako je njezina gustoća vodika 39.
S obzirom m(in-va) = 1,3 g; m(C02)=4,4 g; m(H20) = 0,9 g; D H2 =39.
Pronaći: formula tvari.
Otopina: Pretpostavimo da tvar koju tražimo sadrži ugljik, vodik i kisik, jer pri njegovom izgaranju nastali su CO 2 i H 2 O. Tada je potrebno pronaći količine tvari CO 2 i H 2 O da bi se odredile količine atomskih tvari ugljika, vodika i kisika.
ν(CO2) = m(CO2)/ M(CO2) = 4,4/44 = 0,1 mol;
ν(H2O) = m(H2O)/ M(H2O) = 0,9/18 = 0,05 mol.
Određujemo količine atomskih tvari ugljika i vodika:
ν(C)= ν(CO 2); ν(C)=0,1 mol;
ν(H)= 2 ν(H2O); ν(H) = 2 0,05 = 0,1 mol.
Stoga će mase ugljika i vodika biti jednake:
m(C) = ν(C) M(C) = 0,1 12 = 1,2 g;
m(N) = ν(N) M(N) = 0,1 1 =0,1 g.
Određujemo kvalitativni sastav tvari:
m(in-va) = m(C) + m(H) = 1,2 + 0,1 = 1,3 g.
Prema tome, tvar se sastoji samo od ugljika i vodika (vidi postavku problema). Odredimo sada njegovu molekularnu težinu na temelju zadanog uvjeta zadaci vodikova gustoća tvari.
M(v-va) = 2 D H2 = 2 39 = 78 g/mol.
ν(S) : ν(N) = 0,1 : 0,1
Podijelimo li desnu stranu jednakosti s brojem 0,1, dobivamo:
ν(S) : ν(N) = 1 : 1
Uzmimo broj atoma ugljika (ili vodika) kao "x", a zatim pomnožimo "x" s atomske mase ugljika i vodika i izjednačavajući taj zbroj s molekulskom masom tvari, rješavamo jednadžbu:
12x + x = 78. Odatle je x = 6. Stoga je formula tvari C 6 H 6 – benzen.
Molarni volumen plinova. Zakoni idealnih plinova. Volumni udio.
Molarni volumen plina jednak je omjeru volumena plina i količine tvari tog plina, tj.
V m = V(X)/ ν(x),
gdje je V m molarni volumen plina - konstantna vrijednost za bilo koji plin pod danim uvjetima; V(X) – volumen plina X; ν(x) – količina plinovite tvari X. Molarni volumen plinova u normalnim uvjetima ( normalan pritisak pH = 101,325 Pa ≈ 101,3 kPa i temperatura Tn = 273,15 K ≈ 273 K) je V m = 22,4 l/mol.
U proračunima koji uključuju plinove često je potrebno prijeći s ovih uvjeta na normalne ili obrnuto. U ovom slučaju, prikladno je koristiti formulu koja proizlazi iz Boyle-Mariotteovog i Gay-Lussacovog zakona kombiniranog plina:
──── = ─── (3)
Gdje je p tlak; V – volumen; T - temperatura u Kelvinovoj skali; indeks "n" označava normalne uvjete.
Sastav plinskih smjesa često se izražava volumnim udjelom - omjerom volumena određene komponente prema ukupnom volumenu sustava, tj.
gdje je φ(X) volumni udio komponente X; V(X) – volumen komponente X; V je volumen sustava. Volumni udio je bezdimenzijska veličina; izražava se u dijelovima jedinice ili u postocima.
7. Koji volumenće uzeti pri temperaturi od 20 o C i tlaku od 250 kPa amonijak mase 51 g?
S obzirom m(NH3) = 51 g; p=250 kPa; t=20 o C.
Pronaći: V(NH3) =?
Otopina: odredite količinu tvari amonijaka:
ν(NH3) = m(NH3)/ M(NH3) = 51/17 = 3 mol.
Volumen amonijaka u normalnim uvjetima je:
V(NH3) = Vm ν(NH3) = 22,43 = 67,2 l.
Koristeći formulu (3), reduciramo volumen amonijaka na ove uvjete [temperatura T = (273 +20) K = 293 K]:
p n TV n (NH 3) 101,3 293 67,2
V(NH 3) =───────── = ────────── = 29,2 l.
8. Definirajte volumen, koji će u normalnim uvjetima biti zauzet plinskom smjesom koja sadrži vodik, težine 1,4 g, i dušik, težine 5,6 g.
S obzirom m(N2) = 5,6 g; m(H2)=1,4; Dobro.
Pronaći: V(mješavine)=?
Otopina: pronađite količine vodika i dušika:
ν(N 2) = m(N 2)/ M(N 2) = 5,6/28 = 0,2 mol
ν(H2) = m(H2)/ M(H2) = 1,4/2 = 0,7 mol
Budući da u normalnim uvjetima ovi plinovi međusobno ne djeluju, volumen plinske smjese bit će jednak zbroju volumena plinova, tj.
V(smjese)=V(N 2) + V(H 2)=V m ν(N 2) + V m ν(H 2) = 22,4 0,2 + 22,4 0,7 = 20,16 l.
Izračuni pomoću kemijskih jednadžbi
Proračuni pomoću kemijskih jednadžbi (stehiometrijski proračuni) temelje se na zakonu održanja mase tvari. Međutim, u stvarnim kemijskim procesima, zbog nedovršenosti reakcije i raznih gubitaka tvari, masa nastalih proizvoda često je manja od one koja bi trebala nastati sukladno zakonu održanja mase tvari. Iskorištenje produkta reakcije (ili maseni udio iskorištenja) je omjer, izražen u postocima, mase stvarno dobivenog produkta i njegove mase, koji treba biti formiran u skladu s teoretskim proračunom, tj.
η = /m(X) (4)
Gdje je η prinos proizvoda, %; m p (X) je masa produkta X dobivenog u stvarnom procesu; m(X) – izračunata masa tvari X.
U onim zadacima gdje iskorištenje proizvoda nije specificirano, pretpostavlja se da je ono kvantitativno (teoretsko), tj. η=100%.
9. Koliko fosfora treba sagorjeti? primati fosfor (V) oksid mase 7,1 g?
S obzirom: m(P2O5) = 7,1 g.
Pronaći: m(P) =?
Otopina: zapisujemo jednadžbu reakcije izgaranja fosfora i sređujemo stehiometrijske koeficijente.
4P+ 5O 2 = 2P 2 O 5
Odredite količinu tvari P 2 O 5 koja nastaje u reakciji.
ν(P 2 O 5) = m (P 2 O 5)/ M (P 2 O 5) = 7,1/142 = 0,05 mol.
Iz reakcijske jednadžbe slijedi da je ν(P 2 O 5) = 2 ν(P), stoga je količina fosfora potrebna u reakciji jednaka:
ν(P 2 O 5)= 2 ν(P) = 2 0,05= 0,1 mol.
Odavde nalazimo masu fosfora:
m(P) = ν(P) M(P) = 0,1 31 = 3,1 g.
10. Magnezij mase 6 g i cink mase 6,5 g otopljeni su u višku klorovodične kiseline. Kakav volumen vodik, mjeren pod standardnim uvjetima, će se istaknuti istovremeno?
S obzirom m(Mg) = 6 g; m(Zn) = 6,5 g; Dobro.
Pronaći: V(H 2) =?
Otopina: zapisujemo jednadžbe reakcije međudjelovanja magnezija i cinka s klorovodičnom kiselinom i sređujemo stehiometrijske koeficijente.
Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2
Mg + 2 HCl = MgCl 2 + H 2
Određujemo količine tvari magnezija i cinka koje su reagirale s klorovodičnom kiselinom.
ν(Mg) = m(Mg)/ M(Mg) = 6/24 = 0,25 mol
ν(Zn) = m(Zn)/ M(Zn) = 6,5/65 = 0,1 mol.
Iz jednadžbi reakcija proizlazi da su količine metala i vodika jednake, tj. ν(Mg) = ν(H2); ν(Zn) = ν(H 2), određujemo količinu vodika koja nastaje iz dviju reakcija:
ν(H 2) = ν(Mg) + ν(Zn) = 0,25 + 0,1 = 0,35 mol.
Izračunavamo volumen vodika koji se oslobađa kao rezultat reakcije:
V(H 2) = V m ν(H 2) = 22,4 0,35 = 7,84 l.
11. Kada se volumen od 2,8 litara sumporovodika (normalni uvjeti) propusti kroz višak otopine bakrovog (II) sulfata, nastao je talog mase 11,4 g. Odredite izlaz proizvod reakcije.
S obzirom: V(H2S) = 2,8 1; m (talog) = 11,4 g; Dobro.
Pronaći: η =?
Otopina: zapisujemo jednadžbu reakcije sumporovodika i bakrova (II) sulfata.
H 2 S + CuSO 4 = CuS ↓+ H 2 SO 4
Određujemo količinu sumporovodika koja je uključena u reakciju.
ν(H2S) = V(H2S) / Vm = 2,8/22,4 = 0,125 mol.
Iz jednadžbe reakcije proizlazi da je ν(H 2 S) = ν(SuS) = 0,125 mol. To znači da možemo pronaći teoretsku masu CuS.
m(SuS) = ν(SuS) M(SuS) = 0,125 96 = 12 g.
Sada određujemo prinos proizvoda pomoću formule (4):
η = /m(X)= 11,4 100/ 12 = 95%.
12. Koji težina amonijev klorid nastaje međudjelovanjem klorovodika mase 7,3 g s amonijakom mase 5,1 g? Koji plin će ostati u višku? Odredite masu viška.
S obzirom m(HCl) = 7,3 g; m(NH3)=5,1 g.
Pronaći: m(NH4Cl) =? m(višak) =?
Otopina: napiši jednadžbu reakcije.
HCl + NH3 = NH4Cl
Ovaj zadatak govori o "višku" i "manjku". Izračunavamo količine klorovodika i amonijaka te određujemo koji je plin u višku.
ν(HCl) = m(HCl)/ M(HCl) = 7,3/36,5 = 0,2 mola;
ν(NH3) = m(NH3)/ M(NH3) = 5,1/17 = 0,3 mol.
Amonijak je u višku, pa računamo prema manjku, t.j. za klorovodik. Iz jednadžbe reakcije proizlazi da je ν(HCl) = ν(NH 4 Cl) = 0,2 mol. Odredite masu amonijeva klorida.
m(NH 4 Cl) = ν(NH 4 Cl) M(NH 4 Cl) = 0,2 53,5 = 10,7 g.
Utvrdili smo da je amonijak u višku (u odnosu na količinu tvari višak je 0,1 mol). Izračunajmo masu viška amonijaka.
m(NH3) = ν(NH3) M(NH3) = 0,1 17 = 1,7 g.
13. Tehnički kalcijev karbid mase 20 g tretiran je s viškom vode, pri čemu je dobiven acetilen, koji je propuštanjem kroz višak bromne vode stvorio 1,1,2,2-tetrabromoetan mase 86,5 g. Odrediti maseni udio CaC 2 u tehničkom karbidu.
S obzirom: m = 20 g; m(C2H2Br4) = 86,5 g.
Pronaći: ω(CaC 2) =?
Otopina: zapisujemo jednadžbe interakcije kalcijevog karbida s vodom i acetilena s bromnom vodom te sređujemo stehiometrijske koeficijente.
CaC2 +2 H2O = Ca(OH)2 + C2H2
C2H2 +2 Br2 = C2H2Br4
Odredite količinu tvari tetrabromoetana.
ν(C2H2Br4) = m(C2H2Br4)/M(C2H2Br4) = 86,5/346 = 0,25 mol.
Iz reakcijskih jednadžbi proizlazi da je ν(C 2 H 2 Br 4) = ν(C 2 H 2) = ν(CaC 2) = 0,25 mol. Odavde možemo pronaći masu čistog kalcijevog karbida (bez nečistoća).
m(CaC 2) = ν(CaC 2) M(CaC 2) = 0,25 64 = 16 g.
Određujemo maseni udio CaC 2 u tehničkom karbidu.
ω(CaC2) =m(CaC2)/m = 16/20 = 0,8 = 80%.
Rješenja. Maseni udio komponente otopine
14. Sumpor mase 1,8 g otopljen je u benzenu volumena 170 ml. Gustoća benzena je 0,88 g/ml. Definirati maseni udio sumpora u otopini.
S obzirom: V(C6H6) = 170 ml; m(S) = 1,8 g; ρ(C6C6) = 0,88 g/ml.
Pronaći: ω(S) =?
Otopina: da bismo pronašli maseni udio sumpora u otopini, potrebno je izračunati masu otopine. Odredite masu benzena.
m(C6C6) = ρ(C6C6) V(C6H6) = 0,88 170 = 149,6 g.
Odredite ukupnu masu otopine.
m(otopina) = m(C 6 C 6) + m(S) = 149,6 + 1,8 = 151,4 g.
Izračunajmo maseni udio sumpora.
ω(S) =m(S)/m=1,8 /151,4 = 0,0119 = 1,19%.
15. Željezni sulfat FeSO 4 7H 2 O mase 3,5 g otopljen je u vodi mase 40 g Odredi maseni udio željezovog (II) sulfata u dobivenoj otopini.
S obzirom m(H20) = 40 g; m(FeSO47H20) = 3,5 g.
Pronaći: ω(FeSO 4) =?
Otopina: pronađite masu FeSO 4 sadržanu u FeSO 4 7H 2 O. Da biste to učinili, izračunajte količinu tvari FeSO 4 7H 2 O.
ν(FeSO 4 7H 2 O)=m(FeSO 4 7H 2 O)/M(FeSO 4 7H 2 O)=3,5/278=0,0125 mol
Iz formule željeznog sulfata proizlazi da je ν(FeSO 4) = ν(FeSO 4 7H 2 O) = 0,0125 mol. Izračunajmo masu FeSO 4:
m(FeSO 4) = ν(FeSO 4) M(FeSO 4) = 0,0125 152 = 1,91 g.
S obzirom da se masa otopine sastoji od mase željeznog sulfata (3,5 g) i mase vode (40 g), izračunamo maseni udio željeznog sulfata u otopini.
ω(FeSO4) =m(FeSO4)/m=1,91 /43,5 = 0,044 =4,4%.
Problemi koje treba samostalno riješiti
- 50 g metil jodida u heksanu bilo je izloženo metalnom natriju, te je oslobođeno 1,12 litara plina, mjereno pod normalnim uvjetima. Odredite maseni udio metiljodida u otopini. Odgovor: 28,4%.
- Nešto alkohola je oksidirano u monokarboksilnu kiselinu. Izgaranjem 13,2 g te kiseline dobiven je ugljikov dioksid za čiju je potpunu neutralizaciju bilo potrebno 192 ml otopine KOH s masenim udjelom od 28%. Gustoća otopine KOH je 1,25 g/ml. Odredite formulu alkohola. Odgovor: butanol.
- Plin dobiven reakcijom 9,52 g bakra s 50 ml 81%-tne otopine dušične kiseline gustoće 1,45 g/ml propušten je kroz 150 ml 20%-tne otopine NaOH gustoće 1,22 g/ml. Odredite masene udjele otopljenih tvari. Odgovor: 12,5% NaOH; 6,48% NaN03; 5,26% NaNO2.
- Odredite volumen plinova koji se oslobađaju pri eksploziji 10 g nitroglicerina. Odgovor: 7,15 l.
- Uzorak organske tvari mase 4,3 g spaljen je u kisiku. Produkti reakcije su ugljikov monoksid (IV) volumena 6,72 l (normalni uvjeti) i voda mase 6,3 g. Gustoća pare polazne tvari prema vodiku je 43. Odredite formulu tvari. Odgovor: C6H14.