1 mol (ideálního) plynu, zaujímá za normálních podmínek objem 22,4 litru. , Cl 2 , O 2

Transkript

1 10.výpočty z rovnic praktické provádění výpočtů z rovnic K výpočtu chemických rovnic je důležité si shrnout tyto poznatky: Potřebujem znát vyjadřování koncentrací, objemový zlomek, molární zlomek, molární koncentraci, hmotnostní koncentraci, hmotnostní konstantu, atomovou reálativní hmotnost, relativní molekulovou hmotnost, látkové množství, avogadrovu konstatntu, molární hmotnost a molární objem (toto vše nalezneme v otázkách č.8 a č.9) 1 mol (ideálního) plynu, zaujímá za normálních podmínek objem 22,4 litru. Oxidační činidlo je látka, která způsobuje oxidaci jiné látky a zároveň se přitom sama redukuje. Oxidační činidlo je akceptorem elektronů (přijímá elektrony od jiných látek). Oxidační činidla jsou: elektronegativní nekovy např. F 2, O 2, Cl 2, Br 2 některé kationty přechodných nekovů např. Au 3+, Ag +, Hg 2 2+, Co 3+, Ce 4+, Fe 3+ anionty kyslíkatých kyselin např. MnO 4, ClO 4, ClO 3, NO 3, Cr 2 O 7 2 oxidy prvků s vyššími oxidačními čísly a peroxidy např. MnO 2, PbO 2, H 2 O 2, CrO 3 Redukční činidlo je látka, která způsobuje redukci jiné látky a zároveň se přitom sama oxiduje. Redukční činidla jsou donory elektronů (předávají elektrony jiným látkám). Redukní činidla jsou: málo elektronegativní prvky např. prvky I.A III.A skupiny (Na, H 2 ), některé přechodné kovy (Zn, Fe, lanthanoidy), uhlík ionty kovů s nízkým oxidačním číslem např. Cr 2+, Ti 2+, V 2+, Sn 2+ iontové hydridy, oxidy s nízkým oxidačním číslem např. LiH, NaH, CaH 2, CO, SO 2 tabulka reakcí: kyselina + zásada (neutralizace) voda + sůl kyselina + sůl silnější kyselina vytěsní slabší z její soli kyselina + kov (obecné kovy od H2 dolů) vodík + sůl oxidující kyselina + kov oxid + sůl + voda zásada + sůl silnější zásada vytěsní slabší z její soli zásada + oxidy nekovů/ polokovů sůl + voda kyslík + nekov oxid + přidáme vodu kyselina kyslík + kov oxid + přidáme vodu zásada

2 vyčíslování rovnic: Základem pro provádění různých chemických výpočtů je chemická rovnice. Chemická rovnice je vyčíslený zápis reakce. Nevyčíslený zápis se nazývá reakční schéma. Z chemické rovnice ihned vidíme v jakém poměru spolu jednotlivé látky reagují, kolik látky pro reakci potřebujeme atd. Chemická rovnice je grafických vyjádřením zákona o zachování hmotnosti a zákona o zachování náboje, při iontovém zápisu rovnice. Chemická rovnice tak vyjadřuje, že hmota, potažmo atomy, je nezničitelná. Stejný počet atomů, co do reakce vstoupí, musí z ní i vystoupit. Výpočty řešíme vyčíslením rovnice tak, že porovnáme počty funkčních skupin. A snažíme se pomocí vhodných koeficientů tyto počty vyrovnat. K vyčíslování rovnic potřebujeme ovládat názvosloví anorganických sloučenin (otázka č. 11) Chemické rovnice: Chemické rovnice vyčíslováváme tak, aby počet atomů jednotlivých látek na levé straně, se rovnal počtu atomů jednotlivých látek na pravé straně. Podle potřeby přidáváme molekuly. Neutralizace: kyselina + zásada (neutralizace) voda + sůl kyselina chlorovodíková + hydroxid draselný chlorid draselný +voda HCl + KOH KCl + H 2 O kyselina chlorná + hydroxid hlinitý chlornan hlinitý + voda 3HClO + Al(OH) 3 Al(ClO) 3 + 3H 2 O kyselina trihydrogenfosforečná + hydroxid strontnatý fosforečnan strontnatý + voda 2H 3 PO 4 + 3Sr(OH) 2 Sr +II 3(PO 4 ) III 2 + 6H 2 O kyselina dusitá + hydroxid železitý dusičnan železitý + voda 3HNO 2 + Fe(OH) 3 Fe(NO 2 ) 3 + 3H 2 O Silnější (méně těkavá) kyselina vytěsní slabší (těkavější) z její soli: kyselina + sůl silnější kyselina vytěsní slabší z její soli kyselina dusičná + chlorid vápenatý dusičnan vápenatý + kyselina chlorovodíková 2HNO 3 + CaCl 2 Ca(NO 3 ) 2 + 2HCl kyselina sírová + chlorid sodný síran sodný + kyselina chlorovodíková H 2 SO 4 + 2NaCl Na 2 SO 4 + 2HCl kyselina dusičná + siřičitan vápenatý dusičnan vápenatý + kyselina siřičitá 2HNO 3 +CaSO 3 Ca(NO 3 ) 2 + H 2 SO 3 kyselina chlorovodíková + síran draselný nic ( kyselina chlorovodíková je slabší než sírová)

3 HCl + K 2 SO 4 ø kyselina chlorovodíková + síran sodný nic HCl + Na 2 SO 4 ø Silnější zásada vytěsní slabší z její soli: hydroxid sodný + síran měďnatý hydroxid měďnatý + síran sodný 2NaOH +CuSO 4 Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 Oxidy kovů a voda: kyslík + kov oxid + přidáme vodu zásada oxid vápenatý + voda hydroxid vápenatý CaO + H 2 O Ca(OH) 2 oxid draselný + voda hydroxid draselný K 2 O + H 2 O 2KOH Vznik zlata a stříbra z oxidu: oxid zlatitý + vodík zlato + voda Au 2 O 3 + 3H 2 2Au + 3H 2 O oxid stříbrný + vodík stříbro + voda Ag 2 O + H 2 2Ag + H 2 O Výroba hydroxidu draselného: draslík + voda (hoří) hydroxid draselný + vodík (vodík musí mít dva atomy) 2K + 2H 2 O 2KOH + H 2 Oxidy nekovů a voda: kyslík + nekov oxid + přidáme vodu kyselina oxid sírový + voda kyselina sírová SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 oxid fosforečný + voda kyselina fosforečná P 2 O + 3H 2 O 2H 3 PO 4

4 Obecné kovy reagují s kyselinou za vzniku vodíku a hydroxidu: kyselina + kov (obecné kovy od H2 dolů) vodík + sůl kyselina sírová + zinek síran zinečnatý + vodík (vodík musí mít dva atomy) H 2 SO 4 + Zn +II Zn +II SO II 4+ H 2 kyselina chlorovodíková + hliník chlorid hlinitý+ vodík 6HCl + 2Al 2AlCl 3 + 3H 2 Sodík a draslík jsou reaktivní kovy, které považují vodu za kyselinu. sodík + voda hydroxid sodný+ vodík 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 Hydroxid sodný (NaOH) vzniká bouřlivou exotermní reakcí kovového sodíku s vodou za vzniku plynného vodíku; za přítomnosti vzdušného kyslíku vytvářející se vodík vzplane. Kov, který stojí v beketově řadě více vlevo, je schopen vyredukovat všechny následující kovy z jejich sloučenin: zinek + síran měďnatý měď + síran zinečnatý Zn + CuSO 4 Cu + ZnSO 4 sodík+ síran zinečnatý zinek + síran sodný 2Na + ZnSO 4 Zn + Na 2 SO Výpočty z chemických rovnic: 1. Sulfid železnatý je možno připravit reakcí železa se sírou. Vypočtěte kolik gramu železa a síry je třeba navážit na přípravu 75g sulfidu železnatého. 1mol Fe + 1mol S 1mol FeS řešení: Podíváme se do tabulky na molární hmotnost ( je stejná jako atomová relativní hmotnost)jednotlivých prvků a sečteme je. 55,85g+ 32,07g 87,92g Máme tedy 87,92 g, ale my potřebujeme jen 75g sulfidu železnatého.

5 Trojčlenkou vypočítáme, jaké potřebujeme množství železa a síry na 75g sulfidu železnatého. Nejdříve začneme např. s železem. Máme 55,85g v 87,92g sulfidu železnatého. Kolik gramů železa budeme mít v 75g sulfidu železnatého? 55,85g...87,92g X...75g X/55,85g=75/87,92g X= (55,85 x75)/87,92= 47,65 g železa síru jen musíme dopočítat 75 47,65 = 27,35 g síry 2. Chlorid fosforečný je možno připravit reakcí chloridu fosforitého s chlorem. Určete, která z látek je v této reakci oxidačním činidlem a vypočtěte, kolik dm3 chloru je za normálních podmínek třeba pro přípravu 70g chloridu fosforečného. PCl 3 + Cl 2 (je oxidačním činidlem, oxiduje fosfor) PCl 5 Molární hmotnost musíme vynásobit tolika, kolik atomů máme v látce. (30,97+ (35,45x3))+ (35,45x2) vznikne 208,22g PCl 5 Otázka je, jaký je objem chloru tzn. Kolik dm3 chloru budeme mít. Víme, že ideální plyn, v našm případě chlór, má objem 22,4 l v jednom molu a jelikož máme jeden mol této látky, tak toto čísli využijeme místo hmotnosti chlóru Trojčlenkou si zjistíme, kolik l potřebujeme. Víme, že na 208,22g PCl 5 potřebujeme 22,4l Cl kolik potřebujeme na 70g PCl 5? Vyjde nám 7,5 dm3 bcl 2 3. Vypočítejte kolik gramu oxidu železitého a kolik gramu hliníku je třeba navážit na přípravu 30g železa aluminotermickou reakcí, jejíž průběh vyjadřuje následující chemická rovnice: Fe 2 O 3 + 2Al Al 2 O 3 + 2Fe

6 Víme, že máme 30g železa. Vypočítáme si všechny molární, či atomové relativní hmotnosti všech sloučenin a prvků M (Fe 2 O 3 ) = 159,67 g.mol M( 2Al) = 53,962 g.mol M( Al 2 O 3 ) = 101,942 g.mol M(2Fe) = 111,694 g.mol pomocí látkového množství 30g železa vypočítáme i hmotnost ostatních sloučenin či prvků n=m/m n=30g/111,694 g.mol n=0,268 pomocí tothoto čísla vypočítáme hmotnost hliníku i oxidu železitého 0,268 X 159,67 = 42,28 g oxidu železitého 0,268 X 53,962 = 14,46 g hliníku Další příklady s podobným postupem 4. Vypočítejte kolik gramů P 4 O 10 vzniklo spálením 0,5 molu P 4 v kyslíkové atmosféře? Průběh reakce vystihuje následující chemická rovnice. P 4 + 5O 2 P 4 O g P 4 O Peroxid vodíku v kyselém prostředí reaguje s manganistanem draselným za vzniku kyslíku. Princip reakce

7 vyjadřuje následující iontová rovnice: 5H 2 O 2 + 2MnO 4 + 6H 5O 2 + 2Mn + 8H 2 O Vypočítejte, jaká látková množství manganistanu draselného a peroxidu vodíku zreagovala, jestliže reakcí vzniklo 38dm3 kyslíku. (Objem byl měřen za normálních podmínek) 1,7molu peroxidu vodíku, 0,68 molu manganistanu draselného 6. Termický rozklad dusičnanu olovnatého vyjadřuje následující chemická rovnice: 2Pb(NO 3 ) 2 2PbO + 4NO 2 + O 2 Vypočítejte kolik gramů dusičnanu olovnatého se rozložilo, jestliže v průběhu reakce vzniklo 50G oxidu olovnatého. 74,2g dusičnanu olovnatého 7. Titan se nejčastěji vyrábí redukcí par chloridu titaničitého hořčíkem. Reakce se provádí v ochranné arganové atmosféře při teplotě 900 C. Děj popisuje následující chemická rovnice: TiCl 4 + 2Mg Ti 2 + MgCl 2. Vypočítejte, kolik tun chloridu titaničitého musí být zpracováno na výrobu 1 tuny titanu. 3,96 tun chloridu titaničitého 8. Kolik je třeba hliníku při jeho reakci s 50g jodu na výrobu jodidu hlinitého? 3,5 g hliníku 9. Jaký bude obje vodíku, za normálních podmínek, který vznikne reakcí 7g sodíku s vodou? 3,41l vodíku

8