, v, 1. VYPOCTY Z CHEMICKEHO VZORCE

Transkript

1 - Ir, v, 1. VYPOCTY Z CHEMICKEHO VZORCE Je-li sloucenina obecného vzorce AxByCzsložena z prvku A, B, C, lze pak jednoduchým zpusobem (úmernosti')vypocítat obsahy jednotlivých prvku (skupin, popr. iontu)a vyjádritje v hmotnostníchjednotkách, procentech atd. Pri výpoctech z chemického vzorce je nejjednodušší vycházet z predpokladu, že jeden mol slouceniny ÁxByCzobsahuje x molu látky Á, y molu látky B a z molu látky C. 1 Vypocítejte: a) Kolik gramu vápníku a kyslíku je obsaženo v 5 gramech uhlicitanu vápenatého? b) Kolik procent uhb'ku obsahuje uhlicitan vápenatý? (M(Ca)=40,08 g/mol; M(C) =12,01 glmol; M(O) = 16,00 g/mol) a) ve 100,09 g CaCO3 o... 40,08 g Ca v 5 g CaCO3.... x g Ca x = 5. 40,08 = 2,0022g Ca 100,09 ve 100,09 g CaCO3 3.16,00 g O v 5 g CaCO3.... x g O 5 x =.3.16,00 = 2,3978g O 100,09 b) 100,09gCaCO3 100% 12,Olg C.... x % 12,01 x =. 1oO= 12,00% C (hmotnostních%- viz str. 6, bod5) 100,09 2 Kolik g ZnSO4.7H20 o 92% cistote odpovídá 30 g bezvodého ZnSO4? (M(ZnSO4.7H2O)=287,60 g/mol; M(ZnSO4) = 161,46 g/mol) 287,60g ZnSO4.7H2O,.161,46g ZnSO4 x g ZnSO4.7H2O O",,, 30 g ZnSO4 x = 3O. 287,60 161,46 = 53,4374 g ZnSO4.7H2O 53,4374 g ZnSO4. 7H2O % cistoty x g ZnSO4.7H2O o 92% cistoty (neprímá úmernost) 7

2 x = 24 Kolik] ,4374 barnatého? = 58,0841 g ZnSO4.7H Kolik: J Kolik mg dusíku je obsaženo v 15 mg siricitanu amonného? [ 3,6mgJ 26 Kolik ZnSO4? 1: Kolik procent dusíku je obsaženo v dusicnanu hlinitém? [19,73 %J 27 Kolik.2. Kolika mg hexahydrátu chloridu chromitého odpovídá 2,5 g bezvodého chloridu chromitého? [ 4207 mgj Q Kolik J1g"dusíku obsahuje 0,0025 mg sulfidu amonného? [ 1,Opg J 1 0,77 gramu slouceniny In s CI poskytne reakcí s AgNO3 0,86 gramu AgCI. Kolik hmotnostních procent CI obsahuje sloucenina In s CI? [ 27,63 %J ~ Kolik J1gdusíku je obsaženo v 0,50 mg dusitanu amonného? [218,7 pg J 2 Kolik g P je ve 30 mg fosforecnanu vápenatého o cistote 91 %? [0,0055 g J 10 Kolika gramum bezvodého chromanu rtutnatého odpovídá 0,42 kilogramu hexahydrátu chromanu rtut'natého? [ 313,08 g J li Kolik g kyslíku obsahuje 34 g chloristanu draselného? [15,7055 gj 12 Jaká je cistota (v %) heptahydrátu síranu železnatého, jestliže 57,90 gramu vzorku obsahuje 6,70 gramu krystalové vody? [ 25,51 %J TI Kolik mg kyslíku je obsaženo ve 12 mg chlornanu sodného? [ 2,6 mgj 14 Kolik % P obsahuje 45 g dihydrogenfosforecnanu vápenatého? [26,46 %J 12 Kolik mg síry je obsaženo ve 45 mg sulfidu arsenitého? [17,6 mgj 16 Kolik g Na2CO3.2H2Oodpovídá 38,0 g bezvodého Na2CO3? [50,92 gj 17 Kolik mg vodíku je obsaženo ve 2,5 g uhlicitanu amonného? [210,2 mgj li. Kolik procent arsenu obsahuje dihydrát sulfidu arsenicného? [43,28%J 19 Kolik g N je obsaženo v 15 g sulfidu amonného o cistote 97,2 %? [5,9928 g J 20 Kolika g pentahydrátu sulfidu draselného odpovídá 14 g bezvodého sulfidu draselného? [25,4392 gj 28 Kolik 29 Kolik pentahydrá 30 Kolik li Kolik 32 Kolik bromicnan 33 Koli~ 34 Z 12, Na2S04. Ii 35 Kolil 36 Kolil 37 Koli] 38 Pro K dispozil pentahydj 39 Koli 40 Koli manganal 41 Kol 42 Kol strontnaf 21 Kolik mg kysh'ku je obsaženo v 10 g chloristanu hlinitého? [5901,7 mgj 43 Kol 22 Kolik gramu krystalové vody obsahuje 13,0 gramu MgSO4.m20? 23 Kolik g kysh'ku obsahuje 25 g chromanu draselného? 8 [6,65 gj [8,2389 gj 44 Ko:

3 Kolik kg trihydrátu siricitanu barnatého odpovídá 2,50 kg bezvodého siricitanu barnatého?. [3,1217 kg} 25 Kolik g K je obsaženo v 50 g hydrogenfosforecnanu draselného? [22,448 g] 26 Kolik gramu ZnSO4.7H2O o 94,0% cistote odpovídá 100,0 gramum bezvodého ZnSO4? [ 189,50 g] 27 Kolik kg dusíku obsahuje 6,5 kg oxidu dusicného? [ 1,6861 kg] 28 Kolik g N obsahuje 32 mg hydrogenantimonicnanu amonného? [0,0040 g] 29 Kolik gramu bezvodého síranu med'natého obsahuje 17,0 gramu jeho pentahydrátu o cistote 91,0 %? [9,8884 g] Kolik g kyslíku je obsaženo v 17 g kyseliny trihydrogenborité? [ 13,1953 g] Kolik procent síry obsahuje sulfid cinicitý? [35,08 %] 32 Kolika kg pentahydrátu bromicnanu draselného odpovídá 120 g bezvodého bromicnanu draselného? [ O,1847 kg] 33 Kolik g kyslíku obsahuje 25 g kyseliny dusité? [17,014 g] 34 Z 12,00gramu krystalického Na2S04 zustalo po vysušení 6,00 gramu bezvodého Na2S04. Kolik % vody obsahuje krystalický Na2S04? [ 50,00 %] 35 Kolik g sodíku obsahuje 50 g teluricitanu sodného? [ 10,3755g] 36 Kolik % krystalové vody obsahuje dihydrát síranu berylnatého? [25,54 %] 37 Kolik g síry obsahuje 11 g hydrogensiricitanu zinecnatého? [3,1006 g] 38 Pro prípravu roztoku je treba 100 gramu cistého thiosíranu sodného. K dispozici je pouze pentahydrát thiosíranu sodného o cistote 93 %. Kolik gramu pentahydrátu thiosíranu sodného je treba k príprave roztoku použít? [168, 7979g] 39 Kolik gramu Ca je obsaženo v 2,46 gramech CaCO3? [0,9851 g]. 40 Kolik g krystalové vody obsahuje 20 g trihydrátu hydrogenfosforecnanu manganatého? [5,2747 g] 41 Kolik mg draslíku obsahuje 25 g wolframanu draselného? [5996,2 mg] 42 Kolik procent krystalové vody obsahuje tetrahydrát hydrogensulfidu strontnatého? [ 31,91 %] 43 Kolik kg Na je obsaženo v 861 kilogramech sulfidu sodného? [ 507,223 kg] 44 Kolik g krystalové vody obsahuje 150 g tetrahydrátu síranu sodného? ~ 9 [50,4927 g] I I I I L...---

4 -, v, 2. VYPOCTY Z CHEMICKE ROVNICE Prubeh chemických reakcí vystihují chemické rovnice, které vyjadrují pomer látkových množství reagujících látek a produktu, tzn. že vystihují chemický dej i po stránce kvantitativní. 46 Koli 46,7 g Ba1 (M{Na2S< reakceprc Predpokladem správného výpoctu z chemické rovniceje: - správné vycíslení chemické rovnice - výpocet molárních hmotností látek, které se úcastní reakce - urcení správného vzájemného pomeru látkovýchmnožství reagujících látek. 45 Sulfid železnatý reaguje s kyselinou chlorovodíkovou dle rovnice: FeS + 2 HCI = FeCh + H2S a) Kolik g FeCh vznikne reakcí 250 g FeS? b) Jaká bude spotreba (v ml) 37% HCI? (M(FeS) = 87,92 glmol; M(FeCh) = 126,75 glmol; M(HCI) = 36,46 glmol; p(37% HCI)= 1,183 glcm3) a) z 87,92 g FeS vznikne ,75 g FeC12 z 250 g FeS x g FeCh 47 Koti amonnéhc (p(21% N 48 Urcj draselnéh KHSO4v 250 x = -.126,75 87,92 = 360,4129 g FeC12 49 Koti prípravu b) z 2.36,46g HCl(JOO%) 126,75gFeC12 z x g HCI (100%) ,4129 g FeCl2 360,4129 x = ,46 = 207,3476 g HCI (100%) 126,75 50 Koli se jodide n Kol] roztokul' (p(bromu Spotrebu 37% HCI spocteme pomocí neprímé úmernosti: 100% HClje potreba ,3476 g 37% HCI' x g 100 x = -.207, = 560,3989 g HCl (37%) objem kyseliny urcíme ze vztahu pro výpocet hustoty: m p =- V [g.cm-3 ] 52 Kol! rovnici a 53 Kol draslíku i 54 Kol vápenaté! I 55 p~ m 560,3989 V(HCl) = - = p 1, = 473,71 ml HCI (37%) ki!ogrl ~

5 -. 46 Kolik g Na2S04 pri reakci s dusicnanem barnatým potrebujeme na prípravu 46,7g BaS04? (M(Na2S04) = 142,05 g/mol; M(BaS04) = 233,40 g/mol) reakceprobíhá dle rovnice: Na2S04 + Ba(NO3h BaSO4 + 2 NaNO3 z 142,05 g Na2S04 vznikne ,40 g BaSO4 z x g Na2S ,7 g BaSO4 x = 46,7 233,40.142,05 = 28,4222 g Na2S04 47 Kolik ml 21,0% amoniaku je treba na prípravu 40,4 gramu dusicnanu amonnéhoneutralizací kyselinou dusicnou? (p(21% NR3) = 0,9224 g/cm~ [ 44,39 ml] 48 Urcité množství 20% kyseliny sírové bylo neutralizováno 42,7 gramu uhlicitanu draselného. Po zahuštení vykrystalovalo 66,7 gramu KHS04. Vypoctete výtežek KHSO4v %. [ 79,27 %) 49 Kolik ml 20% kyseliny chlorovodíkové o hustote 1,098 g/cm3 je treba na prípravu 100 g NaCI, probíhá-li reakce podle níže uvedené rovnice? HCI + NaOH = NaCI + H2O [ 284,10 ml) 50 Kolik procent AgN03 je obsaženo v roztoku, jestliže z 340 gramu tohoto roztoku se jodidem draselným vysráželo 24,9 g AgI? [ 5,30 %) il Kolik mililitru kapalného bromu je treba na vytesnení jodu z 519 ml 40% roztoku Na!? (p(bromu) = 3,14 kgldm3; p(40% NaI) = 1,6 kg/dm3) [ 56,39 ml) 52 Kolik g 12 se uvolní pri reakci 10 g jodidu draselného s chlorem? Vycíslete rovnicia provedte výpocet. KI +Ch = 12 + KCI [7,6446 g) 53 Kolika procentní roztok KOH vznikne, reaguje-li 9,40 gramu kovového draslíku s 135,0 gramy vody? [9,34%) 54 Kolik gramu uhlicitanu vápenatého je treba na prípravu 2000 gramu dusicnanu vápenatého? Vycíslete rovnici a proved'te výpocet. CaC03 + HNOJ = Ca(NO3)2 + H2O + CO2 [ 1219,87 g) 55 Pri pražení pyritu vzniklo 25,7 kg S02. Ruda obsahovala 40,8 % FeS2. Kolik kilogramuhlušiny obsahoval vzorek, který se pražil? 4 FeS = 2 Fe20J + 8 S02 [34,92 kg) 11

6 - 56 Kolik kilogramu..cao vznikne rozkladem 380 kilogramu surového vápence, který obsahuje 90,1 % CaCO3? [ 191,83 kg] 57 Navážka 25 g K2CO3 byla rozložena kyselinou chlorovodíkovou. Kolik g KCI reakcí vzniklo? Vycíslete rovnici a proved'te výpocet. K2CO3 + HCI = KCI + H2O + CO2 [ 26,9698 g] 58 Rozpuštením 42,3 gramu znecišteného horcíku ve zredené H2SO4 bylo získáno 356,0 gramu MgSO4.7H2O.Kolik procent necistot obsahoval horcík? [ 17,00 %] 59 Z roztoku AgNO3 bylo po pridání 320,5 gramu 10% roztoku NaCI vysráženo veškeré stríbro ve forme AgCI, jehož hmotnost byla 4 gramy. Kolik gramu AgNO3 bylo v roztoku.? [ 4,741 g] 60 Kolik g NaOH potrebujeme na prípravu 100 g NaCI, probíhá-li reakce podle nížeuvedené rovnice? HCI + NaOH = NaCI + H2O [68,4463 g] 61 V místnosti o rozmerech 14 m x 9 m x 4 m zreagovalo 8,0 g MnO2 s prebytkem kyseliny chlorovodíkové tak, že z 1 molu MnO2 vznikl 1 mol Ch. Vypocítejte okamžitou koncentraci chloru v ovzduší v mg/m3. Objem zarízení laboratore neberte v úvahu. [ 12,9 mg/m3] 3. Pl - lát~ vyjádre 3.1. I látky, k 62 K rozkladu 0,248 g Na2CO3.10H2O bylo spotrebováno 4,2 cm3 zredené H2SO4 o hustote 1,0118 g.cm-3.vypoctete její procentuální koncentraci. [2,00%] kde n(b látková vypocte potom I kde m( MI V 12 se nazý ~

7 . v, v v,,v, o 3. PRlPRA VA, REDENI A MISENI ROZTOKU Obsah složky v ana1yzovaném systému lze vyjadrovat ruznými zpusoby. V analytické chemii se nejcasteji udává složení roztoku jejich koncentrací - látkovou nebo hmotnostní, popr. hmotnostním nebo objemovým zlomkem vyjádrenýmv procentech Látková (molární) koncentrace Látková koncentrace je dána látkovým množstvím urcité jednoznacne definované látky,kteréje obsaženo v jednotkovém objemu roztoku (v 1 litru). Jednotkou látkové koncentrace je movl (mou-i), resp. moudm3 (mo1.dm-3). Látková (molární) koncentrace látky B - znací se c(b) - se vypocítá dle vztahu: c(b) = n(b) V [mol/i], (3.1) kden(b) látkové množství látky B v molech obsažené v roztoku o objemu V v litrech. V analytické chemii se koncentrace c(b) nazývá také celková nebo analytická látkovákoncentrace. Vzhledem k tomu, že látkové množství n(b) látky B prítomné v navážce m(b) vypoctemeze vztahu: n(b) = m(b) [mol], (3.2) M(B) potom pro látkovou koncentraci c(b) dle (3.1) platí: c(b) = m(b) M(B) 1.- [moui], (3.3) v kde m(b) hmotnost rozpuštené látky B v g, M(B) molární hmotnost látky B v glmol, V objem roztoku v 1. Látkovákoncentrace oznacenájako [B] n(b) [B] = - [mol/l] V (3.4) se nazývá rovnovážná látková koncentrace látky B. 13

8 Jaká je látková koncentrace NaOH v roztoku, který vznikne rozpuštením navážky 2 g NaOH a doplnením na objem 0,2 I? (M(NaOH) =40,00 glmol) m(naoh) 1 e(naoh) = - M(NaOH) V 2 1 e(naoh) =. - = 0,25 molli 40,00 0,2 Úpravou vztahu (3.3) lze vypocítat hmotnost látky B obsažené v urcitém objemu roztoku V známé látkové koncentrace c(b): m(b) = V.c(B).M(B) (3.5) v Rec Zr CI [molll] množství fc výsj 64 Kolik gramu NaCI je obsaženo ve 0,25 I roztoku NaCI, jehož látková koncentrace c(naci) =0,100 mol.r1? (M(NaCI) =58,44 glmol) m(nacl) = V. e(naci). M(NaCl) m(nacl) = 0,25. 0,100.58,44 = 1,461 g 65 Jaká je látková koncentrace kyseliny sírové, je-li ve 2000 ml obsaženo 49,045 g H2SO4? (M(H2S04) =98,09 glmol) 49,045 1 a) e(h2s04) =. - = 0,25 molll 98,09 2 b) 1 molll H2SO4 98,09 g v 1000 ml roztoku 1 molll H2SO4 196,18g v 2000 ml roztoku x molii H2SO4"'0 49,045g v 2000ml roztoku m Vypoctete CI, C2 [n výsledné x = 49, ,18 = 0,25 molli 66 Kolik gramu AgNO3 je obsaženo ve 250 ml roztoku AgNO3, jehož látková koncentrace c(agno3) = 0,1 movl? (M(AgNO3) = 169,88 glmol) a) m(b) = V. erb). M(B) m(agno3) = 0,250.0,1.169,88 = 4,247 g b) 1 molli AgNO3 169,88g v 1000 ml roztoku 14 PoznáIID V ruzne ko Tato pm --

9 II 0,1 molll AgNO3 16,988g..., v 1000 ml roztoku 0,1 molll AgNO3 "" x g v 250 ml roztoku x = 0,25.16,988 1 = 4,247 g Redení a míšení roztoku vyjádrených látkovou koncentrací Zredíme-li urcitý objem roztoku VI [1]látky B známé látkové koncentrace CI [mol/i] cistým rozpouštedlem (vodou) na objem Vz [1], nezmení se látkové množstvírozpuštené látky. Výslednou látkovou koncentraci C2[mol/I] vypocteme na základe vztahu: VI. CI = V2.C2 (3.6) VI. CI C2 = (3.7) V ml roztoku HCI, jehož c(hci) = 0,25 mol/i, zredíme vodou na objem 200 ml. Vypoctetelátkovou koncentraci roztoku HCI po zredení. Vj. Cj = V2. C2 0,05. 0,25 C2 = = 0,0625 molll 0, Smícháme-li dva ruzne koncentrované roztoky téže látky B (koncentrace CloCz[mol/I], objemy Vb Vz [1]), vypocteme látkovou koncentraci Cx [mol/i] výslednéhoroztoku: VI. CI + V2. C2 = Vx. Cx (Vx = VI + V2) (3.8) Poznámka: VI. CI + V2. C2 Cx = (3.9) VI + V2 Výše uvedenou tzv. zred'ovací rovnici (3.8) mužeme zobecnit i pro více než dva ruznekoncentrovanéroztoky téže látky (obecne n): VI. CI + + Vn. cd = Vx. Cx (VX = VI + + Vn) (3.10) Tatopoznámka platí i pro roztoky vyjádrené jinými typy koncentrací (viz dále). 15

10 JJ 68 Jaká je výsledná látková koncentrace ro;ztoku, smísíme-ii dva roztoky KOH: 20 ml roztoku KOH o c = 0,05 mol/l se 180 ml roztoku KOH o c = 0,6 mol/l? VI. CI+ V2. C2 cx = VI+V2 c(koh) = 0,02. 0,05 + 0,18. 0,6 0,02 + 0,18 = 0,545 molll Smícháme-li dva ruzne koncentrované roztoky ruzných látek A a B (koncentrace cca),c(b) v mom; objemy V(A), V(B) v 1),které spolu reagují dle schématu a A + b B = AaBb, (3-1) vypoctemekoncentraci nadbytecné látky ve výsledném roztoku následujícím zpusobem: roztok A obsahuje: roztok B obsahuje: V(A).cCA) = n(a) molu látky A V(B).c(B) = n(b) molu látky B. 70 Vypo roztoku H~ Protože dal príkladu 69 Dle schématu (3-1) reagují látky v pomeru látkových množství: n(a) n(b) a -- (3.11) b Látka Aje v nadbytku tehdy, pokud platí: b.n(a) > a. n(b) (3.12) Podobne látka Bje v nadbytku tehdy, pokud platí: a.n(b) > b. n(a) (3.13) Pro látkovou koncentraci nadbytecné látky A v roztoku platí vztah: 71 Kolil4 o látkové k n(a)nadb n(a) - a / b. n(b) C(A)nadb = = [mol/i] (3.14) 72 Kolil! V(A) + V(B) V(A) + V(B) dusicnanu Analogický vztah lze odvodit i pro látkovoukoncentraci nadbytecné látky B. 73 Jakároztoku o~ 69 Smícháme 200 ml roztoku HCI o c(hci) = 0,25 molll a 100 ml roztoku NaOH o c(naoh) = 0,2 mol/l. Vypoctete látkovou koncentraci nadbytecné látky v roztoku. 74 Kolilj 250 ml ro~ HCI + NaOH ==== NaCI + H2O 75 Koli n(hci) = 0,2.0,25 = 0,05 molu 16 aby vznikl

11 Ir n(naoh) = 0,1.0,2 = 0,02 molu n(hcl)nadb= n(hcl)- n(naoh) = 0,05-0,02 = 0,03 molu c(hci) = n(hcl) - n(naoh) V(HCl) + V(NaOH) 0,03 0,2 + 0,1 = 0,1 molii 70 Vypoctete látkovou koncentraci nadbytecné látky v roztoku, smísíme-li 20 ml roztokuh2so4o c =0,25 mol/l s 80 ml roztoku NaOH o c =0,1 mol/l. H2SO4 + 2 NaOH ==== Na2S H2O n(h2s04) -- 1 n(naoh) 2 Protože dané látky spolu nereagují v pomeru látkových množství 1 : 1 jako v predchozím príkladu ~ je treba zjistit nadbytecnoulátku v roztoku dle vztahu (3.12) a (3.13): n(h2so4) = 2.0,02.0,25 = 0,01 molu n(naoh) = 1. 0,08. 0,1 = 0,008 molu n(h2so4)> n(naoh) 1 1 n(h2s04)zreag = -. 2 n(naoh)= -.0,008 2 = 0,004molu n(h2s04)nadb = n(h2s04)celk- n(h2s04)zreag= 0,005-0,004 = 0,001 molu c(h2so4) = 0,001 0,02 + 0,08 = 0,01 molll 71 Kolik g ~ VO3 o 70% cistote je treba navážit, abychom získali 200 ml roztoku o látkovékoncentraci 0,05 mol/l? [ 1,6713"g] 72 Kolik g dusicnanu stri'hmého je treba navážit na prípravu 250 cm3 roztoku dusicnanu stri'hrného o koncentraci c = 0,1 mol.r1? [4,247 gj 73 Jaká je koncentrace (v mol/dm3) roztoku kyseliny sírové, je-li v 0,558 dm3 roztoku obsaženo 1,04 g 96% kyseliny sírové? [0,0182 mol/dm3j. 74 Kolik g wolframanu sodného o 85% cistote je treba navážit, abychom získali 250ml roztoku o látkové koncentraci 0,08 mol/l? [ 6,9134 gj 75 Kolik ml KOH o c = 0,3 mol/l je treba pridat ke 150 ml KOH o c = 0,12 mol/l, abyvzniklkoh o c = 0,2mol/l? [ 120ml] 17