Zadania z działu: Stechiometria
Wszystkie umieszczone tutaj zadania są autorskie i nie mogą być udostępniane w innych opracowaniach/materiałach, umieszczane na innych witrynach internetowych bez wcześniejszej wiedzy i zgody autora.W wyniku całkowitego spalenia pary węglowodoru X otrzymano 7,5 dm3 (w przeliczeniu na warunki normalne) spalin zawierających tylko CO2 i H2O. Po wykropleniu pary wodnej pozostały gaz zajmuje w warunkach normalnych objętość 5 dm3. Gęstość par węglowodoru X jest 3 razy większa niż gęstość etynu (mierzona w identycznych warunkach).
Ustal nazwę węglowodoru X.Poprawna odpowiedź:
BenzenW 20 °C rozpuszczalność Na2CO3 i NaHCO3 (w 100 g wody) wynosi odpowiednio 21,5 i 9,6 g. W temperaturze 20 °C przygotowano nasycony roztwór Na2CO3 przez rozpuszczenie 1 mola Na2CO3 w odpowiedniej ilości wody. Następnie, w zestawie uniemożliwiającym opuszczanie układ przez wodę na drodze parowania, przez roztwór przepuszczano gazowy CO2, aż przyrost masy zawartości naczynia wyniósł 44 g. Wydzielony krystaliczny osad odsączono i wysuszono. Wszystkie operacje wykonano nie zmieniając temperatury. Podczas przepuszczania CO2 przez roztwór zaszła reakcja, której równanie przedstawiono poniżej.
Zadanie 1
Oblicz wydajność otrzymywania NaHCO3 opisaną metodą. Załóż, że masa otrzymanego suchego NaHCO3 otrzymanego po odsączeniu i wysuszeniu ciała stałego jest równa masie wydzielonych kryształów. Przyjmij masy molowe: Na2CO3 – 106 g·mol-1, NaHCO3 – 84 g·mol-1, CO2 – 44 g·mol-1. Wynik podaj w procentach z dokładnością do jedności.Zadanie 2
Rozstrzygnij, czy prawdziwe jest poniższe stwierdzenie. Wybierz i podkreśl rozstrzygnięcie z podanych w nawiasie i uzasadnij swój wybór.
Twierdzenie: otrzymana masa kryształów świadczy o tym, że reakcja pomiędzy roztworem węglanu sodu a tlenkiem węgla(IV) zaszła w mniej niż 80%.
Twierdzenie (jest / nie jest) prawdziwe, ponieważ
……………………………………………………………………………………………………
Zadanie 1
poprawna odpowiedź:W=73%
Zadanie 2
poprawna odpowiedź:
Twierdzenie (jest / nie jest) prawdziwe, ponieważSekcja laboratoryjna miała za zadanie otrzymać układy o odczynie obojętnym. W tym celu wykonano serię doświadczeń, których schematy przedstawiona na rysunku.
Wybierz numery wszystkich probówek, w których uniwersalny papierek wskaźnikowy zanurzony w mieszaninie poreakcyjnej wskaże odczyn obojętny.
Numery probówek……………………………………………………………………Poprawna odpowiedź:
I i IIBaSO4 jest związkiem praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie (0,0003 g/100 g wody w 25 °C). Strącono osad BaSO4 przez zmieszanie równych objętości roztworów BaCl2 i Na2SO4 o stężeniu 0,5 mol/dm3 w obu przypadkach. Objętość użytego roztworu BaCl2 wynosiła 0,25 dm3. Po opadnięciu osadu na dno ciecz zdekantowano, a osad zadano porcją 200 cm3 chemicznie czystej wody, zamieszano i ponownie zdekantowano. Płukanie osadu chemicznie czystą wodą wykonywano tak długo, aż w zdekantowanej cieczy nie obserwowano zmętnienia po zmieszaniu z wodnym roztworem AgNO3. Wtedy osad wysuszono. Stwierdzono, że jego masa wynosi 28,80 g.
Zadanie 1
Oblicz wydajność, z jaką otrzymano BaSO4 oraz masę NaCl w mieszaninie poreakcyjnej.
Zadanie 2
Podaj nazwę substancji odpowiedzialnej za zmętnienie powstające po zmieszaniu dekantowanej cieczy z roztworem AgNO3.Poprawna odpowiedź:
Zadanie 1
W=98,8% (wynik uzależniony od przyjętych zaokrągleń). Masa NaCl w mieszaninie poreakcyjnej: 14,61 g (jw.).
Zadanie 2
Chlorek srebra
Wyjaśnienie:
Podobnie jak w zadaniu 1 większość osób błędnie potraktowała informację o wydajności otrzymaną w pierwszej części zadania. Ze względu na praktycznie brak rozpuszczalności BaSO4 w wodzie α~100%, stąd masa powstałego osadu BaSO4 i NaCl jest równa teoretycznie możliwej – mieszanina poreakcyjna zawiera 29,17 g osadu BaSO4 i 14,61 g NaCl rozpuszczonego w wodzie. Ale dekantując ciecz znad osadu otrzymujemy mokry osad – czyli osad wraz z resztą roztworu poreakcyjnego (czyli roztworu NaCl), którego zlać nie możemy. W tym celu osad trzeba wiele razy wypłukać nowymi porcjami wody – rozcieńczamy w ten sposób wodą roztwór NaCl, który „siedzi” pomiędzy ziarnami osadu i zlewamy. Otrzymany mokry osad po każdym płukaniu zawiera coraz bardziej rozcieńczony roztwór NaCl – płukanie wykonujemy tak długo, aż ciecz uwięziona pomiędzy ziarnami osadu jest praktycznie czystą wodą. Aby mieć pewność, że po wysuszeniu osadu otrzymamy czysty BaSO4, a nie mieszaninę BaSO4 z NaCl, trzeba sprawdzić, czy zlewana ciecz zawiera jeszcze aniony chlorkowe w wykrywalnych ilościach. W tym celu badamy reakcję dekantowanej cieczy z roztworem AgNO3 – brak zmętnienia świadczy o tym, że dekantowana ciecz jest praktycznie czystą wodą, a po wysuszeniu osadu otrzymamy praktycznie czysty BaSO4. Na wydajność wpływa tutaj fakt, że podczas dekantacji bardzo łatwo stracić część osadu podczas wylewania cieczy znad niego – łatwo część osadu sobie wylać razem z cieczą, co można samemu sobie sprawdzić w domu. Spróbujmy zdekantować osoloną wodę znad piasku – czy otrzymamy suchy piasek? Nie. A czy po wyschnięciu nie będzie słony? Będzie, bo po wyschnięciu otrzymamy mieszaninę SiO2+NaCl. Strat można by uniknąć, gdyby zamiast dekantacji zastosować sączenie.
Do odpowiednio przystosowanego naczynia zawierającego 100 g wody wrzucono 20 g potasu. Nastąpiła reakcja, podczas której uwalnia się ciepło, a faza stała uległa roztworzeniu. Podczas doświadczenia zbierano wodór, a na podstawie jego objętości stwierdzono, że otrzymano go z wydajnością 70%. Doświadczenie przeprowadzono tak, by woda ogrzana ciepłem reakcji nie opuszczała układu w postaci pary wodnej.
Oblicz stężenie procentowe otrzymanego roztworu oraz objętość zebranego wodoru (w warunkach normalnych).poprawna odpowiedź:
Stężenie procentowe roztworu KOH: 24%, objętość zebranego wodoru: 4,02 dm3 (wynik zależny od przyjętych zaokrągleń).Wyjaśnienie:
W zadaniu należało zwrócić uwagę, że potas przereagował całkowicie, co oznacza, że otrzymano 100% możliwej ilości KOH, ale zebrano 70% wodoru. Może to wynikać z różnych przyczyn, np. wodór zbierano dopiero, gdy reaktor opuszczał czysty wodór, a nie mieszanina wodoru z innym gazem (jak powietrze, gdy doświadczenie wykonywano na powietrzu, albo gaz szlachetny, którym można najpierw wypełnić naczynie reakcyjne, aby uniknąć zapłonu wodoru w kontakcie z powietrzem). Jedna z prac zawiera także możliwe wyjaśnienie tego faktu: 30% wodoru uległo spaleniu, co jest możliwe podczas przeprowadzania reakcji w obecności powietrza i na tym oparte jest rozwiązanie w tej pracy. Zdecydowana większość nadesłanych odpowiedzi zawierała błędnie użytą informację o wydajności, pomimo że dla nakierowania w treści podano informację, że potas uległ roztworzeniu (co oznacza, że wydajność otrzymywania KOH wynosi 100%). Zadanie to, razem z zadaniem kolejnym, ma zwrócić uwagę na błędnym operowaniu pojęciem wydajności w szkolnej edukacji chemicznej, na traktowaniu jej w znaczeniu stopnia przemiany, a nie w odniesieniu do fizycznie wydzielonego produktu reakcji. Wydajność reakcji może być różna dla poszczególnych produktów tej samej reakcji, bo możemy je wydzielić w różnym stopniu z mieszaniny poreakcyjnej, podczas gdy stopień przereagowania jest jeden. Wydajność może, ale nie musi być równa stopniowi przemiany i na ogół jest niższa od stopnia przemiany (np. nie da się wydzielić całego produktu z mieszaniny poreakcyjnej, lub niemożliwe jest zebranie całego produktu, gdy zależy nam na jego czystości). Wydajność nie może być od większa od stopnia przemiany.W celu oznaczenia udziału (w % masowych) NH4NO3 w nawozie zawierającym wyłącznie NH4NO3 i KNO3, próbkę o masie 2,000 g rozpuszczono w wodzie i wprowadzono do roztworu z nadmiarem KOH. Zaszła wtedy reakcja chemiczna opisana równaniem:
Z roztworu poreakcyjnego usunięto cały amoniak, który następnie pochłonięto w płuczce zawierającej 50 cm3 wodnego roztworu H2SO4 o stężeniu 0,1000 mol/dm3. Nadmiar H2SO4 został odmiareczkowany roztworem NaOH o stężeniu 0,1000 mol/dm3. Do osiągnięcia punktu końcowego zużyto 75,0 cm3 roztworu NaOH.
Oblicz, jaki jest udział masowy NH4NO3 w badanym nawozie sztucznym. Wynik podaj w %.
Przykładowe rozwiązanie
Całkowita liczność kwasu siarkowego(VI) w roztworze użytym do adsorpcji:
Podczas miareczkowania zobojętniono nadmiar kwasu:
który wynosi połowę liczności zużytego NaOH:
Zatem w nadmiarze było 0,00375 mol H2SO4.
1 mol powstałego (NH4)2SO4 odpowiada 2 mol NH4NO3 z pierwotnego nawozu → próbka zawierała 0,0025 mol NH4NO3
Odp: 10%
